Obrabotka Metallov 2012 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (55) 2012 28 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ тяжелых горизонтальных фрезерно-расточных станков, имеющих ползун. 1. Компоновка с облегченным ползуном, у которого главный привод и привода подач вы- несены на сани закрытого профиля, механиче- ская энергия передается на ползун длинными шлицевыми валами. Места крепления подвески расположены в верхней части корпуса. Компо- новка позволяет сконструировать симметрич- ный ползун, замкнуть профиль саней, увели- чить величину хода. Недостатком компоновки является наличие длинных шлицевых валов от- носительно небольшого диаметра. 2. Компоновка с разгружающими ролика- ми на ползуне, главный привод и привод подач встроены в ползун. Для уменьшения удельных давлений на направляющие скольжения ползун снабжен разгружающими роликами, установ- ленными на кронштейн в районе общего цен- тра тяжести ползуна. Ролики опираются на бал- ку, являющуюся частью подвески. Недостаток компоновки – неидентичность траектории оси шпинделя при движении в прямом и обратном направлении. 3. Компоновка с открытыми С-образного профиля санями, стянутыми поперечной бал- кой в месте передней заделки ползуна. Сила веса ползуна действует на нижнюю полку С-образного профиля, места крепления подве- ски размещены на верхней части. Недостатком компоновки является возможность раскрытия саней, что приводит к неравномерному износу направляющих. Доля изгиба и кручения конструкций рассмо- тренных компоновок шпиндельных бабок до- стигает 90 % в общем балансе деформаций. В серийной конструкции шпиндельной баб- ки рассматриваемого здесь тяжелого многоцеле- вого станка (см. рис. 1) до 40 % конструктивных элементов бабки работают на растяжение и сжа- тие, 60 % – на прямой изгиб. Это обеспечивают следующие мероприятия: • симметричная закрытая компоновка саней исключает их изгиб в плоскости, перпендику- лярной оси шпинделя; • подвеска шпиндельной бабки в точках Бесселя с расстоянием между ними 0,554 l ( l – длина корпуса шпиндельной бабки) [3] обеспечивает наименьшие прогибы от соб- ственного веса корпуса бабки (условие макси- мальной жесткости); • обеспечивается постоянный прогиб ползу- на при разных величинах консольности и неза- висимость удельных давлений в направляющих от вылета ползуна; • введена термосимметричная компоновка узлов и др. Анализ реакций серийной несущей конструкции Цель такого анализа – исследование реак- ции конструкции (перемещения, напряжения и др.) на действие внешних нагрузок. Результаты анализа служат основой для формирования ма- тематических моделей несущих конструкций на этапе оптимального проектирования. Корпус шпиндельной бабки представляет со- бой пространственную тонкостенную конструк- цию со сложным поперечным сечением (много- связный контур, разная толщина стенок и др.) и моделируется пластинчатым прямоугольным четырехузловым конечным элементом (рис. 4). Рис. 3 . Схема погрешностей положения шпиндельной бабки и ползуна Рис. 4 . Фрагмент поперечного сечения корпуса шпиндельной бабки с конечно-элементной сеткой