«Металл-Столица». Продажа, ремонт и модернизация металлообрабатывающих станков и оборудования. Обработка и изготовление изделий из металла.

Изготовление и обработка станин для станков

Изготовление и обработка станин для станков
Из всех деталей станка станина выполняет одну из наиболее ответственных функций как в процессе его сборки, так и в процессе эксплуатации. Она является базирующей деталью, с помощью которой соединяются и координируются с точностью, требуемого для работы станка, большинство узлов и значительное количество его деталей. Критерием для определения качества станины служат ее первоначальная точность и шероховатость трущихся поверхностей, а также способность сохранять эти показатели в процессе эксплуатации. Поэтому особо важно при назначении процессов обработки, особенно на окончательных операциях, анализировать влияние принятых методов и способов обработки на эксплуатационные качества деталей, выбирать из них такие, которые несут в себе хорошую технологическую наследственность.

Длительное сохранение первоначальной точности станины в процессе эксплуатации обеспечивается путем присадки в чугун никеля и хрома или 30...40% стали; отбелки (закалки) поверхности направляющих станины в результате быстрого их охлаждения с помощью металлических плит (кокилей), обладающих большой теплоемкостью до твердости ИВ 220...260; поверхностной закалки направляющих станины перед отделочной обработкой до твердости НВ 450...600 (глубина закаленного слоя составляет 3...5 мм, переход от закаленной зоны к незакаленной плавный, поэтому трещины на направляющих станины не появляются даже при высоких нагрузках); применения стальных направляющих, влитых или привернутых к чугунному основанию; назначения таких отделочных методов и способов обработки, которые значительно улучшают физико-механические характеристики поверхностных слоев.

В последнее время в ряде станков применяются сборно-сварные конструкции станин. Для получения отдельных частей станины стальной лист разрезают на прессах или при помощи автогенной резки. Собирают и сваривают отдельные части, составляющие станину, в специальных поворотных сварочных кондукторах в такой последовательности: сваривают боковые стенки и ребра жесткости, затем приваривают ряд других соединительных частей, к сваренному каркасу станины приваривают направляющие из специального проката, имеющего форму будущих направляющих с учетом определенного припуска на обработку. Заканчивается изготовление заготовки станины приваркой корыта, ножек и других второстепенных деталей и узлов.

Станины подавляющего числа станков по конструктивным и технологическим признакам можно разделить на следующие шесть групп:
1. С горизонтальным расположением направляющих. К ним относятся станины некоторых токарных станков полуавтоматов, автоматов и автоматических линий, круглошлифовальных и центровочных станков.
2. С горизонтальными направляющими, отлитыми за одно целое с передней бабкой. К этой группе относятся станины револьверных и многорезцовых станков, некоторых токарных станков, полуавтоматов и автоматов.
3. Прямолинейные с горизонтальным расположением направляющих. Такие станины имеют продольно-строгальные, продольно-фрезерные, продольно-шлифовальные, горизонтально-расточные и карусельные станки.
4. С вертикальным расположением направляющих и вертикальными пли горизонтальными шпиндельными отверстиями. Они могут быть сплошными или с привернутыми основанием и шпиндельной бабкой. К этому типу станин относятся, например, станины фрезерных и плоскошлифовальных станков.
5. С вертикальным расположением направляющих без шпиндельных отверстий. Такие станины имеют сверлильные и хонинговальные станки.
6. В виде цилиндрической колонны с плоским основанием. К данному типу относятся станины радиально-сверлильных станков.

При механической обработке станин особое внимание уделяется направляющим. Основными базами станин являются поверхности или их сочетания, при помощи которых определяется положение станины в пространстве или по отношению к другим деталям. У станин рассмотренных групп основными базами являются поверхности, которыми они соединяются с ножками, основаниями, плитами, или поверхности, которыми они устанавливаются на фундаменты или пат помещения. Все остальные поверхности станины выполняют функции вспомогательных баз. Для обработки поверхностен направляющих и других вспомогательных баз, которые можно обрабатывать при одной и той же установке, в качестве технологических баз используются: у станин первых трех групп — основные базы, четвертой и пятой групп — свободные поверхности или полученные в виде приливов сочетания поверхностей, параллельных направляющим, у станин шестой группы, представляющих собой пустотелые литые валы,— искусственно создаваемые поверхности центров и скрытая опорная база.

Обработка станин начинается с обработки указанных технологических баз, причем базой в этом случае являются черновые поверхности направляющих. В процессе черновой обработки поверхностей, расположенных в плоскостях, параллельных направляющим, производимой с целью дальнейшего использования их в качестве основных или технологических баз при обработке направляющих, оставляют равномерный припуск по всей длине направляющих. В этом случае обеспечивается равномерное снятие внутренних напряжений с поверхности и последующее минимальное коробление станины. При указанном способе базирования можно ограничиться снятием с направляющих сравнительно тонкого слоя металла и тем самым обеспечить сохранение наиболее плотного и твердого, а следовательно, и наиболее износостойкого слоя на поверхности направляющих. По типовому технологическому процессу второй операцией является обработка вертикальных, горизонтальных и наклонных поверхностей, образующих направляющие, а также вспомогательных баз станины, обработку которых можно производить при одной установке.

В качестве технологических баз используются поверх кости, обработанные на первой операции. Для станин шестой группы в расточенные отверстия с торцов предварительно запрессовываются заглушки с центровыми отверстиями. Для обработки станины устанавливаются или непосредственно на поверхность стола, или на специальные приспособления, установленные на столе станка. Базой для установки станины относительно оси стола являются обработанные на первой операции боковые площадки, образующие основную направляющую базу станины, либо вертикальные стенки самих направляющих. Закрепляют станину с помощью универсальных крепежных средств или зажимных устройств, которые имеются на приспособлении. На первых двух операциях черновая обработка поверхностей в зависимости от их конструктивных особенностей, имеющегося оборудования и количества подлежащих выпуску станков может производиться строганием, фрезерованием или шлифованием. Поверхности, имеющие небольшую ширину и относительно большую длину, достаточно эффективно обрабатываются строганием, методом концентрации операций, когда различные поверхности обрабатываются одновременно несколькими резцами.

При этом применяют обычно резцы, оснащенные пластинками из твердого сплава, скорость резания составляет 15...30 м/мин, подача — 0,8...1,5 мм/дв. ходи глубина резания — 5... 15 мм. Строгание одновременно несколькими резцами и блоками резцов с максимальным использованием суппортов продольно-строгальных станков, строгание широкими резцами с большой (до 50 мм) подачей, применение качающихся суппортов с использованием прямого и обратного ходов станка значительно повышают производительность и технологические возможности строгальных станков. Поверхности, представляющие собой сочетание отдельных плоскостей, расположенных на некотором расстоянии друг от друга, для сокращения времени холостых ходов инструмента между отдельными поверхностями целесообразно обрабатывать на фрезерных станках, имеющих ускоренную подачу. Черновая обработка станин фрезерованием в 2...3 раза производительнее, стоимость ее на 30...40% ниже стоимости чернового строгания. Обработку поверхностей небольшой ширины и замкнутого контура наиболее экономично выполнять торцевыми фрезами большого диаметра (300...500 мм) или сегментными шлифовальными кругами на специальных плоскошлифовальных станках. Обработка плоскостей основных баз и направляющих при помощи торцевых и дисковых фрез относится к числу универсальных способов и широко применяется в мелкосерийном и серийном производстве, в ряде случаев при обработке станин тяжелых станков. Несколько увеличенная по сравнению со строганием стоимость инструмента компенсируется более высокой производительностью.

Производительность торцевого фрезерования можно повысить путем применения метода концентрации операций в соответствии с формой направляющих. Можно также использовать комбинированное торцевое и дисковое фрезерование на продольно-фрезерных станках, имеющих несколько фрезерных головок, расположенных на траверсе и на направляющих колоннах. С точки зрения получаемой точности обработки все рассмотренные способы равноценны при условии поддержания надлежащей точности станков и инструмента. Выбор того или иного способа обработки направляющих зависит от имеющегося оборудования и обусловливается экономической целесообразностью, определяемой на основе расчета себестоимости обработки. Секции направляющих составных станин тяжелых станков обрабатывают или раздельно каждую по габаритному размеру, или одну секцию обрабатывают по размеру другой, ранее обработанной, являющейся по отношению к первой шаблоном, либо все секции обрабатывают в сборе. Если одну секцию используют в качестве шаблона для обработки другой, то сначала обрабатывают среднюю секцию по габаритному размеру, затем собирают среднюю секцию с одной из крайних и обрабатывают крайнюю секцию.

Высокая эффективность обработки крупногабаритных станин достигается при использовании комбинированных продольно-строгально-фрезерных станков, предназначенных для обработки деталей больших габаритных размеров и массы. Направляющие радиально-сверлильных станков обрабатывают в центрах на тяжелых токарных станках, причем обработку начинают с проточки шеек под люнеты в направлении от задней бабки. Расстояние между шейками принимается равным 6... 10 диаметрам. После обработки шеек и установки регулируемых люнетов производится черновая обточка колонны. Затем переходят к черновой обработке поверхностей, расположенных в плоскостях, перпендикулярных к направляющим. В качестве технологических баз используют направляющие у станин первых пяти групп и поверхности центров у станин шестой группы. Поскольку направляющие намного больше торцевых поверхностен, погрешность установки торцевых поверхностей тем меньше, чем больше отношение габаритного размера направляющей к габаритному размеру торцевой поверхности.

В зависимости от габаритных размеров станин и объема их выпуска торцы станин можно обрабатывать на одноколонных продольно-фрезерных и продольно-строгальных станках с перемещающимся столом или на продольно-фрезерных станках с неподвижным столом и перемещающейся стойкой, несущей фрезерные головки. Торцевые поверхности станки больших габаритных размеров и массы обрабатываются при помощи специальных переносных фрезерных станков, устанавливаемых обычно на плитах или направляющих. После черновой обработки направляющих станин второй и четвертой групп производится черновая расточка отверстий под опоры шпинделя и валов. Эти отверстия должны соответствовать требованиям, предъявляемым к точности расположения их осей по отношению к направляющим станин. Неперпендикулярность или непараллельность в двух взаимно перпендикулярных направлениях допускается не более 0,02 мм на 300 мм, нецилиндричность — 0,005 мм, несоосность — 0,05 мм.