Станина станков по обработке металла и дерева: определение, виды, устройство, назначение, ремонт

 У самого маленького настольного станка и огромного прокатного стана есть общая деталь — это станина. На нее крепятся все его подвижные и неподвижные узлы и детали. Станины изготавливают из прочных сплавов, ведь они выдерживать не только вес танка, но и усилия, возникающие в процессе его работы. Со временем станины изнашиваются, для продления жизни станка их подвергают обновляющему ремонту.

Что такое станина

Станина — это основа конструкции станка. На нее крепятся все остальные подвижные и неподвижные детали и узлы. Через нее механизм опирается на фундамент. Станина воспринимает на себя все усилия, возникающие при воздействии инструмента на заготовку. От определенных точек на станине, выбранных началом координат, отсчитываются перемещения движущихся частей станка. В нее входят такие компоненты, как:

• корпусные элементы;
• поперечные, продольные и вертикальные крепления и ребра жесткости;
• направляющие.

Станина – наиболее долгоживущая часть станка, рассчитанная на все время его эксплуатации. Двигатели, привода и рабочие органы могут много кратно заменяться по мере износа, направляющие лишь подвергается периодическому ремонту. Направляющие служат для продольного, поперечного или вертикального перемещения подвижных узлов механизма.

Направляющие бывают двух видов:

• незамкнуты, применяемые при обработке деталей большой и средней массы и небольших опрокидывающих моментах;
• замкнутые, используются при средних массах деталей и значительных опрокидывающих моментах.

Подвижные узлы могут перемещаться, скользя по направляющим, либо использовать роликовые или шариковые опоры.

Кроме передачи, распределения и компенсации усилий, станина также должна быть способной гасить колебания различной частоты, возбуждающиеся в механизме во время его работы.

Виды станин станков

Различают два основных вида изделия:

• горизонтальные опоры;
• вертикальные стойки.

Для горизонтальных их форма и сечение выбираются исходя из следующих факторов:

• оптимальное размещение узлов и деталей;
• автоматизированное или ручное удаление стружки и других отходов производства;
• минимальные помехи для подведения передач и коммуникаций к двигателям, приводам, рабочим органам;
• отведение охлаждающей жидкости и стружки;
• обеспечение расчетных показателей прочности, жесткости, вибропоглощения и шумоподавления;

При проектировании вертикальных стоек максимальное внимание уделяют их жесткости. Для этого выбирают наилучшую форму сечения, комбинируя полые объемы со сплошным литьем, вводя дополнительные стенки, перегородки и ребра жесткости.

При проектировании люков и ревизий, через которые осуществляется диагностика и техническое обслуживание механизмов, приходится достигать компромисса между удобством сервисных работ и требованиями сохранения жесткости.

При выборе сечения станин для фрезерного станка предпочтения отдают трапециевидным формам, наилучшим образом передающим и распределяющим как весовые, так и рабочие нагрузки от деталей и узлов крупных и тяжелых механизмов.

Для станин более легких станков становятся доступны и прямоугольные, и даже треугольные сечения.

Станины также разделяются на монолитные и сборные, состоящие из нескольких отдельно отливаемых и обрабатываемых деталей, которые соединяются в единое целое разъемными либо неразъемными соединениями.

Технические требования к станинам

Технические требования формируются с целью достижения соответствия фактических эксплуатационных качеств станка и проектных требований. Требуется также обеспечить баланс между показателями производительности и себестоимостью изготовления изделия.

Отдельный важный раздел технических требований- это требования к материалам, из которых должна быть изготовлена одна из самых важных деталей станка. Регламентируются:

• марка сплава;
• физико-механические и химические свойства;
• однородность структуры, прочность и упругость как в общем, как и отдельно в наиболее важных и нагруженных местах;
• твердость материала направляющих.

Еще один раздел требований — геометрия конструкции. От точности соблюдения размеров, особенно направляющих, зависит точность работы всего станка. Они служат для перемещения рабочих органов, непосредственно обрабатывающих изготовляемое изделие. Не менее важно соблюдение точности изготовления рабочих столов, разметочных плит и других видов оснастки для размещения, закрепления и перемещения заготовок.

Станина станка является точкой (или точками) отсчета координат при разметке и обработке изделия.

Геометрическими требованиями регламентируются как сами размеры, так и их предельные отклонения, параллельности поверхностей, предельно допустимые показатели изогнутости направляющих, углы уклона и радиусы сопряжения.

Немаловажный раздел требований относится к вибропоглощению и шумоизоляции. В нем описываются предельно допустимые показатели по механическим колебаниям конструкций станка на различных частотах, уровни передаваемых на фундамент вибраций. Для шумопоглощения используются специальные покрытия, наносимые как на наружные, так и на внутренние поверхности корпуса и ребер.

Металлы для производства станины и их основные свойства

Из какого материала делают станины станков? Традиционно основными материалами для изготовления станин различного оборудования служили металлы и их сплавы.

В XVII-XX веках наибольшей популярностью пользовался чугун. Он и сегодня сохраняет лидирующее положение, но постепенно отступает под натиском различных сортов стали, сплавов легких металлов, пластиков и композитных материалов.

Учитывая общую тенденцию к снижению массы и габаритов оборудования и повышению их эффективности, перед прогрессивными материалами открываются широкие перспективы.

Для станин легких и средних станков такая замена проходит опережающими темпами. Для тяжелого оборудования значительная часть функций станин переходит к армированному современными материалами железобетону фундамента.

Однако для высоконагруженных станков и производственных комплексов, таких, как прокатные станы, тяжелые прессы, кузнечные станки и сталелитейное оборудование, специальные марки чугуна по-прежнему вне конкуренции.

Его уникальная способность выдерживать большие статические нагрузки, высокая прочность направляющих и коррозионная стойкость выгодно отличают чугун от конкурирующих материалов. Чугунные сплавы с шаровидным графитом, модифицированные с помощью цериевых присадок, обладают такими же эксплуатационными характеристиками, как сталь и существенно дешевле в производстве.

Устройство станины

Основные компоненты конструкции станины токарного станка видны из чертежа станины в разрезе:

• опорная поверхность;
• продольные ребра;
• поперечные ребра, связывающие между собой продольные;
• направляющие, имеющие форму призмы;
• плоские направляющие, предназначенные для крепления бабок и перемещения суппортов.

Ребра формируются в процессе отливки заготовки под станину станка

Сечение призматических направляющих может принимать различные формы, исходя из направлений возникающих в процессе работы усилий и их величины. Обе направляющих обязательно должны быть строго параллельны в пространстве и иметь идеально гладкую и ровную опорную поверхность. В противном случае о точности обработки деталей на станке не может быть и речи.

Для достижения такого результата их подвергают высокоточной фрезеровке либо обрабатывают на строгальном станке. Далее проводится шлифовка и шабрение. В ходе этой обработки осуществляется неоднократный контроль геометрических показателей на соответствие требованиям технических условий. Окончательная проверка осуществляется после сборки станка и установки на него подвижных деталей и узлов.

Основное назначение

Назначение станины определяется ее ролью среди компонентов станка.

Она является одной из основных деталей и предназначена для выполнения следующих функций:

• крепление и размещение в определенном пространственном порядке всех остальных деталей и узлов изделия;
• восприятие, распределение и передача на фундамент статических и динамических нагрузок, вызываемых весом деталей и возникающих в процессе работы станка;
• создание условий для перемещения рабочих органов станка и заготовок с необходимой точностью по направляющим и рабочим столам.

Кроме того, она выполняет и вспомогательные функции — защиту элементов конструкции от воздействия внешней среды.

Ремонт станины

Несмотря на высокое качество материалов и точность изготовления, во время работы станина испытывает значительные нагрузки и неминуемо изнашивается. Наиболее заметны эти процессы на поверхности направляющих, теряющей свои геометрические и прочностные свойства.

Для восстановления рабочих свойств проводится периодический или внеплановый ремонт направляющих. Для выполнения операции шабрения со станка снимаются движущиеся части, а сама станина закрепляется на жестком массивном фундаменте. Далее операция проводится в следующей последовательности:

• проверяется линейность продольного и поперечного профиля с использованием рамного уровня;
• если отклонение превышает 0,02 мм на погонный метр, проводят шабрение одной из направляющих с применением линейки и краски для поверки;
• параллельно контролируется степень извернутости;
• после доведения отклонения до заданных значений переходят ко второй направляющей.

После шабрения проводят шлифовку поверхности.

Шлифовка направляющих

В ходе шлифовки выполняют операции в такой последовательности:

• запиливают и зачищают поверхностные забоины и задиры;
• станину закрепляют на плите продольно — строгальной установки;
• уложенным на уровне задней бабки уровнем измеряют степень извернутости направляющих;
• при необходимости корректируют провисание конструкции с помощью компенсирующих прокладок и клиньев;
• повторно измеряется извернутость, результаты измерений должны совпасть с первоначальными;
• поверхность направляющих шлифуется мелокоабразивной шлифовальной чашей.

После восстановления поверхности направляющих станок монтируется на собственный фундамент и на него крепятся ранее снятые подвижные части.

За срок службы станка такую операцию выполняют несколько раз, возвращая его к активному производственному применению