УСТАНОВКА И МОНТАЖ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
Технологический процесс установки и монтажа металлорежущих станков является частью общего технологического процесса введения в эксплуатацию технологического оборудования и является определяющим в обеспечении работоспособности технологического оборудования. При решении задач установки и монтажа необходимо учитывать общие требования к металлорежущим станкам, требования к установке и монтажу оборудования. Технологический процесс установки и монтажа технологического оборудования включает в следующие операции: транспортирование; комплектация; ревизия; расконсервация ; работы по подготовке оборудования к установке на фундамент или виброизолирующие опоры; установка ; монтаж; пуско-наладочные работы. Выбор способа установки металлорежущего оборудования производится с учетом условий производства, руководств по эксплуатации; методических рекомендаций ЭНИМС по установке станков нормальной и высокой точности, станков универсальных и с ЧПУ.
1. ВЫБОР СПОСОБА УСТАНОВКИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ Способ установки станка влияет на основные показатели его качества – точность обработки и шероховатость обработанной поверхности, стабильность точностных параметров и производительность. При выборе способа установки станка необходимо учитывать следующее: Высокие требования к точности и качеству поверхности обрабатываемых на станке деталей определяют значительно более жесткие, чем для других машин, требования к точности взаимного расположения и перемещения узлов станка и значительно более низкий уровень допустимых величин упругих перемещений и амплитуд колебаний. Разнообразные нагрузки, действующие в станках (по характеру, месту приложения, величине, спектральному составу и т. п.), по-разному влияют на работоспособность станка при различных способах установки. Следует учитывать действие статических нагрузок от веса неподвижных и перемещающихся узлов станка и сил резания и динамических нагрузок – сил инерции переменных составляющих силы резания, сил, возникающих в работающем приводе при ударах и раскрытии зазоров и т. п. К статическим нагрузкам, действующим вне станка, но оказывающим влияние на его работоспособность, могут быть отнесены осадки основания, приводящие к деформациям элементов несущей системы, а к динамическим нагрузкам – колебания основания. Станок – это потенциально автоколебательная система, и параметры установки в ряде случаев могут определять область устойчивой работы станка. С точки зрения требований к фундаментам под машины последние обычно делят на три группы: машины, не чувствительные к колебаниям, приходящим извне, и не являющиеся источниками колебаний; машины, требующие защиты от колебаний, приходящих извне; машины с динамическими нагрузками, служащие источниками колебаний.
Требования к установке существенно зависят от класса точности, размеров и конструктивных особенностей станка. Станки нормальной точности предназначены для черновых и получистовых операций. Для этих станков характерна работа на интенсивных режимах со значительными сечениями среза. Так как независимо от типа и размера станка зона обработки располагается примерно на одном и том же, удобном для обслуживания уровне от пола, в станках средних размеров сплошные по высоте станины обычно имеют относительно высокую жесткость, их деформации существенного влияния на работоспособность станка не оказывают и при выборе способа установки, как правило, могут не рассматриваться. В тяжелых станках допустимый уровень упругих перемещений может быть обеспечен только благодаря соответствующей установке станка, и требуемая жесткость системы станина-фундамент назначается из условия ограничения деформаций системы под действием сил резания, веса перемещающихся узлов и в результате неравномерных осадок фундамента. В станках нормальной точности уровень колебаний от возмущений, действующих в приводе, или от сил резания обычно значительно выше уровня колебаний от внешних источников – колебаний основания. Жесткость закрепления станков на фундаменте оказывает существенное влияние на устойчивость при резании. Таким образом, основными требованиями, предъявляемыми к установке станков нормальной точности, являются: ограничение упругих перемещений станин (преимущественно тяжелых станков) под действием сил резания, веса перемещающихся узлов и осадок фундамента ; ограничение уровня колебаний, вызываемых возмущениями, действующими в станке; обеспечение устойчивости при резании в заданном диапазоне условий обработки.
Высокоточные станки предназначены для финишных операций. Для этих станков характерна работа с весьма малыми силами резания. Уровень колебаний от возмущений, действующих в приводе, низкий, он соизмерим с уровнем колебаний, вызываемых колебаниями основания. Основное требование, предъявляемое к установке высокоточных станков, – обеспечение надежной защиты от колебаний основания – виброизоляция. В станках средних размеров частоты собственных колебаний системы, определяющие чувствительность станка к колебаниям основания, как правило, существенно выше, чем в тяжелых станках. Поэтому для станков средних размеров виброизоляция может быть обеспечена при более высоких частотах собственных колебаний станка на опорах, чем для тяжелых станков, и средства виброизоляции, используемые для станков средних размеров и тяжелых, оказываются различными. Следует отметить, что при виброизолирующей установке податливость опор определяет существенные величины упругих перемещений под действием веса перемещающихся узлов станка и значительный уровень колебаний, возникающих, например, при реверсах узлов. Отсюда вытекает дополнительное требование к виброизолирующей установке точных станков – ограничение упругих перемещений под действием веса перемещающихся узлов и уровня колебаний, вызываемых возмущениями, действующими в станке.
Установка станка должна не только обеспечивать нормальную (паспортную) работоспособность станка в течение заданного срока службы, но и отвечать требованиям техники безопасности. Кроме того, принятое решение должно быть наиболее экономичным. На выбор способа установки станков существенное влияние оказывают технологические особенности производства. Как известно, массовое производство характеризуется постоянным совершенствованием технологического процесса, что вызывает частую смену и перестановку станков в цехе. Особенно часты перестановки оборудования на предприятиях, занятых выпуском новой техники, при смене объектов. Для основных цехов массового производства типична специализация оборудования по изделиям и операциям, когда даже универсальные станки работают с заданными режимами и используются только на предварительных или только на чистовых операциях. В этих условиях рекомендуется использовать наименее трудоемкие способы крепления станков, например с помощью самоанкетирующихся болтов, а там, где это возможно с точки зрения работоспособности станков и техники безопасности, следует ставить станки, не закрепляя болтами. Для станков, встроенных в автоматические линии и связанных общим транспортом, важны тщательность установки и постоянство выверки. Это вынуждает жестко закреплять на фундаменте даже те станки, которые могли бы удовлетворительно работать и без крепления.
В цехах индивидуального, мелкосерийного и в ряде случаев серийного производства, в ремонтно-механических цехах, в ремонтных и инструментальных отделениях цехов массового производства универсальные станки обычно используются на разнообразных операциях в широком диапазоне режимов. Поэтому при выборе способа установки следует ориентироваться на наиболее тяжелые условия работы станка. В настоящее время наиболее распространена установка станков на фундаменты трех видов (рис. 1.1): бетонные полы первого этажа (общая плита цеха); утолщенные бетонные ленты, ленточные фундаменты), специально проектируемые массивные фундаменты (одиночные или общие) – обычные (на естественном основании), свайные и виброизолированные (на резиновых ковриках или пружинах). Установка станка может быть жесткой или упругой. К жесткой установке относятся те способы установки станка на жесткие (металлические) опоры (с креплением или без крепления), когда фундаментом служит общая плита цеха или бетонный блок, опирающиеся на естественное основание или перекрытие. К упругой установке относятся все способы установки станка на упругие опоры и те виды установки на жесткие опоры, когда фундаментом служит бетонный блок, опирающийся на упругие опорные элементы – резиновые коврики, пружины и т. п.
Рассматривая специфические особенности жесткой и упругой установки, следует подчеркнуть следующее. При жесткой установке станка станина и фундамент деформируются совместно. Естественно, что при этом величины упругих перемещений и уровень колебаний от силовых факторов, действующих в станке, окажутся меньшими, чем при упругой установке, но вся система будет весьма чувствительной к внешним воздействиям – осадкам фундамента и колебаниям основания. Различные способы жесткой установки обеспечивают разную жесткость соединения станины с фундаментом. Наибольшая жесткость достигается при креплении станка анкерными болтами, несколько меньшая – при установке без крепления болтами, но с подливкой опорной поверхности станины цементным раствором, и еще меньшая – при установке без болтов и без подливки (этот способ применяется преимущественно при частой перестановке станков ). При упругой установке станок изолирован от внешней среды. На его работоспособность меньше влияют внешние возмущения, но уровень перемещений и колебаний от возмущений, действующих в станке, окажется больше. Различные способы упругой установки обеспечивают разную степень чувствительности станка к колебаниям основания и возмущениям, действующим в станке. Чем ниже частоты собственных колебаний, определяемые жесткостью опор и массой системы, тем выше степень виброизоляции. При одних и тех же частотах собственных колебаний системы виброизоляции чем больше жесткость опор и масса системы, тем ниже уровень колебаний, вызываемых работой механизмов станка. В соответствии с этим наиболее эффективным, но и самым дорогим средством виброизоляции, применяемым для особо точных станков, являются фундаменты на пружинах, наиболее дешевым, обеспечивающим удовлетворительную степень виброизоляции для большинства станков средних размеров, – упругие виброизолирующие опоры.
В настоящее время в машиностроении большинство станков нормальной точности средних размеров (около 90–95 % всех станков) устанавливаются на пол цеха, причем около 30 % из них с креплением болтами, 30–35 % без крепления болтами, но с подливкой цементным раствором и около 30 % без крепления болтами и без подливки – непосредственно на жесткие или упругие опоры. Выбор способа установки в ответственных случаях, в частности для специальных, тяжелых или высокоточных станков, станков, работающих в автоматизированных комплексах, и т. п., производится заводом-изготовителем с учетом условий на конкретной площадке, где будет размещаться оборудование. Способ установки универсальных станков, составляющих значительную часть станков парка, назначают при проектировании новых предприятий технологии строительных организаций, а в действующих цехах – заводские механики. Это связано с тем, что при проектировании универсального станка конструктор не знает, в каких условиях будет эксплуатироваться станок, для каких операций он будет использоваться, каковы будут наиболее часто применяемые режимы обработки, требования к точности деталей, где будет установлен (на первом этаже или на перекрытии) и т. п. Поэтому заранее оговорить наиболее рациональный для данного универсального станка способ установки трудно. В соответствии с этим в настоящей работе приведены общие рекомендации по установке станков и отмечены случаи, требующие специального рассмотрения.
Особое внимание должно быть уделено установке автоматизированных станков и станков, работающих в автоматизированных комплексах, – станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, автоматических линий из специализированных, специальных или агрегатных станков. Установка таких станков имеет свою специфику, определяемую условиями эксплуатации, требованиями, предъявляемыми к станкам, их конструкцией и т. п. При выборе способа установки должны учитываться следующие особенности автоматизированного оборудования: 1. Повышенная интенсивность эксплуатации, при которой ресурс оборудования выбирается в значительно более короткие сроки, чем для станков обычного типа, а сокращение сроков службы в результате неправильной установки приводит к существенно более высоким затратам на восстановление работоспособности. Влияние способа установки на срок службы автоматизированного оборудования может быть наглядно проиллюстрировано таким примером. Для двух одинаковых автоматических линий, установленных одна на жестком фундаменте, а другая на перекрытии второго этажа, время работы до восстановительного ремонта различалось в несколько раз; станки, работающие на перекрытии, приходилось ремонтировать каждые 1,5–2 года. 2. Высокая производительность, достигаемая благодаря интенсификации рабочего процесса к увеличению скоростей холостых перемещений, определяющих высокий уровень динамических нагрузок в станках. Значительные динамические нагрузки требуют жесткого ограничения уровня колебаний станков и соответственно высокой точности установки, так как в противном случае не будут обеспечены установленные сроки службы станков.
3. Высокая степень автоматизации, в том числе обеспечивающая автоматическое получение заданного качества обработки партии деталей, что вызывает необходимость сохранения стабильных условий обработки в течение достаточно длительного времени. В связи с этим следует принимать во внимание все факторы, которые могут привести к нарушению точности установки: неравномерные осадки фундаментов, температурные деформации, связанные с колебаниями температуры в цехе в течение смены, нарушение точности установки от действия динамических нагрузок и т. п. 4. Конструктивные особенности автоматизированных станков, например наличие в станках с ЧПУ направляющих качения или гидростатических с малым трением или значительный вес узлов многооперационных станков при расположении непосредственно на станке тяжелых многоинструментальных магазинов. Эти обстоятельства обусловливают сравнительно низкие собственные частоты колебаний узлов и высокую чувствительность станков к колебаниям от динамических нагрузок, действующих в станке, и со стороны основания. 5. Связанность станков, работающих в автоматических комплексах, с общей транспортной системой, что требует обеспечения высокой точности монтажа и сохранности ее во времени. 6. Необходимость размещения под станками подвалов для транспортировки стружки, подвода электроэнергии, сжатого воздуха и пр., обусловливающая сравнительно сложные конструктивные формы фундаментов (с каналами, шахтами, приямками и т. п.).
7. Высокая стоимость, заставляющая стремиться к максимально возможному повышению коэффициента использования оборудования и сроков его службы, определяет также необходимость сокращения сроков монтажа за счет широкого применения фундаментов современных конструкций и способов установки и крепления станков. Опыт установки автоматизированного оборудования показал, что нормальная его работоспособность обеспечивается только в тех случаях, когда станки установлены с учетом изложенных выше соображений. Так, для станков с ЧПУ в связи с высокими требованиями к точности при высоком уровне динамических нагрузок наиболее рациональной оказывается установка на индивидуальных фундаментах или на полу из бетонных плит, разделенных деформационными швами, причем толщина плит должна приниматься большей, чем для обычных станков того же веса (40–60 см). При этом достигается защита станков от высокочастотных колебаний основания и обеспечивается сравнительно невысокий уровень колебаний от возмущений, действующих в станке. Установка таких станков на резинометаллические опоры, при которой уровень колебаний элементов станка оказывается значительно выше, чем при жесткой установке, в большинстве случаев использована быть не может. Для установки автоматических линий перспективно применение специальных фундаментов с настилом из проката, так называемых «балочных фундаментов», или «фундаментов с балочным поддоном». Относительно высокая стоимость балочных фундаментов окупается существенным сокращением сроков монтажа линий. Специфические строительные задачи проектирования и расчета фундаментов – выбор марки бетона, защита бетона от вредного воздействия масел, гидроизоляция фундаментов, выполнение температурно-усадочных швов, выбор размеров подошвы и глубины заложения фундамента, расчет фундаментов по несущей способности основания и т. п. – решают в соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП П-19-79).
2. УСТАНОВКА СТАНКОВ НОРМАЛЬНОЙ ТОЧНОСТИ Станки нормальной точности в зависимости от массы и конструкции могут быть установлены на бетонный пол цеха, на устроенные в полу утолщенные бетонные ленты (ленточные фундаменты) или на массивные фундаменты (одиночные или общие), а также в случае необходимости на перекрытия. Станки массой 10–15 т со станинами жесткими и средней жесткости ( l / h 7÷8, где l – длина, h – высота сечения станины) устанавливают на бетонный пол цеха. Станки массой до 30 т допускается устанавливать на утолщенные бетонные ленты. Возможность установки станков на бетонный пол или на утолщенную бетонную ленту при заданной толщине плиты пола (не менее 150 мм) или ленты проверяется расчетом на прочность под действием веса станков в соответствии с рекомендациями, приведенными в СНиП П-В.8-71. Для станков с длинными сплошными станинами выполняют расчет на жесткость, который проводят так же, как для случаев установки станков на массивные фундаменты. При этом плиту пола или ленточный фундамент рассматривают как эквивалентную балку, лежащую на упругом основании и имеющую приведенную ширину и длину. На специально проектируемые массивные фундаменты устанавливают: - станки с нежесткими, т. е. с длинными ( l / h > 8), и с составными станинами, в которых требуемая жесткость станины обеспечивается за счет фундамента; - тяжелые станки (массой более 10 т), размещаемые в цехах, толщина пола которых, определяемая работоспособностью основной массы установленного оборудования, недостаточна для установки станков данной массы; - станки, размещаемые на полу с нежестким подстилающим слоем (без бетонной подготовки).
Минимальная высота фундамента (в метрах) для станков массой до 30 т, рекомендуемая СНиП П-19-79, приведена ниже ( L – длина фундамента, м ): Токарные, горизонтально-протяжные, продольно-строгальные, продольно-фрезерные…………………………….….…...... ; Шлифовальные……………………………..………....……. ; Зуборезные, карусельные, вертикальные полуавтоматы и автоматы, консольно- и бесконсольно -фрезерные, горизонтально-расточные…………………………..…………………… ; Вертикально- и радиально-сверлильные…………...….......0,6–1,0; Поперечно-строгальные, долбежные………………...….....0,8–1,4. Примечания: 1. Большие значения принимают для станков больших размеров. 2. Для агрегатных станков повышенной точности, многооперационных станков и станков с программным управлением (отдельных или в линиях) высоту фундаментов следует увеличивать на 20 %. Для станков массой свыше 30 т с длинными сплошными станинами высоту одиночных фундаментов определяют из условия обеспечения необходимой жесткости станины за счет фундамента на основе соответствующего расчета, для других станков массой свыше 30 т ее устанавливают из конструктивных соображений (в частности в зависимости от глубины приямков).
Высоту общих фундаментов следует назначать по результатам расчета фундамента на прочность и жесткость с учетом минимально необходимой высоты, обеспечивающей требуемую жесткость станин отдельных станков, а также исходя из конструктивных соображений. Станки средних размеров можно устанавливать на перекрытиях. При этом должны выполняться условия обеспечения прочности несущих конструкций здания (с учетом динамических нагрузок) и ограничения уровня колебаний (в соответствии с санитарно-техническими нормами и требованиями технологического процесса ). Динамические нагрузки, действующие в станке, условно можно разделить на две группы: номинальные нагрузки, параметры которых могут быть вычислены в зависимости от параметров станка, детали и режимов обработки: от сил инерции в поперечно-строгальных и долбежных станках, от вращения неуравновешенных деталей в токарных станках и т. п.; нагрузки, параметры которых априорно определить практически невозможно: от удара в зазорах элементов привода, при врезаниях и выводах зубьев, высокочастотные составляющие импульсов сил инерции в станках с гидроприводом и т. п. Допустимый уровень колебаний перекрытий назначается из условия нормальной работы людей и регламентируется санитарно-гигиеническими нормами СН 245-75. Для точных станков допустимый уровень колебаний определяется в зависимости от требований к точности обработки, и по правильности выбора параметров установки судят по амплитудам относительных колебаний инструмента и заготовки. В станках нормальной точности относительные колебания инструмента и заготовки на точность обработки практически не влияют, и о допустимости того или иного способа установки следовало бы судить по изменениям уровня колебаний в сопряжениях элементов, исходя из влияния колебаний на долговечность станка.
Станки нормальной точности можно устанавливать без закрепления и с закреплением на фундаменте с помощью фундаментных болтов или подливки опорной поверхности станины цементным раствором. Иногда станки, закрепленные с помощью болтов, кроме того, подливают. Для особо точной и жесткой установки станков применяют специальные чугунные фундаментные плиты с регулировочными приспособлениями, жестко заделываемые в фундамент. На общей бетонной плите цеха с креплением фундаментными болтами станки устанавливают в следующих случаях: - когда это диктуется требованиями техники безопасности, в частности станки, предрасположенные к опрокидыванию (радиально-сверлильные), или станки для обработки тяжелых деталей, устанавливаемых с помощью кранов; - при необходимости обеспечить совместную работу станины и фундаментной плиты (станки с относительно длинными нежесткими станинами при l / h >6÷8); - при значительных динамических воздействиях возвратно-поступательно перемещающихся масс (строгальные станки), вращающихся неуравновешенных масс, при работе на скоростных режимах (токарные, фрезерные станки ). Установка с креплением болтами (на клинья с подливкой опорной поверхности станины или на регулируемые опорные элементы без подливки) – наиболее жесткая. Этот способ можно применить для всех станков нормальной точности, которые допустимо устанавливать на пол. При необходимости частой выверки и установки станка на регулируемые опоры подливают только основание опоры. Для повышения жесткости рекомендуется затягивать болты со значительными силами так, чтобы давление на поверхности контакта опорных элементов станка и фундамента от веса станка и силы затяжки болта были близки, но не превышали 800 Н/см 2. Требующие частой перестановки станки (за исключением указанных выше), устанавливаемые на пол цеха, можно не закреплять болтами.
Большинство типов легких и средних станков, используемых в широком диапазоне режимов, на операциях нормальной точности можно устанавливать без крепления болтами с подливкой опорной поверхности станины цементным раствором. Станки, работающие со значительными динамическими нагрузками, в частности поперечно-строгальные, можно устанавливать без крепления болтами при прочности цементного раствора подливки не ниже 1500 Н/см 2. Установка без крепления болтами и без подливки на жесткие опоры допускается для требующих частой перестановки станков, работающих на нетяжелых режимах, с недлинными станинами l / h < 5÷6. Во избежание нарушения точности установки станка необходима фиксация регулируемого элемента опоры. Поэтому установка на клиновых подкладках не рекомендуется. Для удобства перестановки целесообразно использовать опоры, скрепленные со станком (типа опор ОЖ). На резинометаллические опоры можно устанавливать требующие частой перестановки станки с жесткими станинами l / h < 4÷5, работающие на легких режимах с относительно небольшими динамическими нагрузками, вызывающими амплитуды колебаний станин, которые не превышают допустимых. В частности, резинометаллические опоры допускается применять для установки относительно небольших токарных станков (наибольший диаметр обрабатываемой детали 400 мм, расстояние между центрами не более 1000 мм), используемых для обработки уравновешенных деталей на нетяжелых режимах; координатно-расточных и алмазно-расточных; консольно- и бесконсольно -фрезерных и зубофрезерных станков, используемых на нетяжелых режимах станков шлифовальной группы при плавном реверсе перемещающихся узлов. При установке на резинометаллические опоры в течение первого года эксплуатации необходима периодическая выверка станка. Применение резинометаллических опор рационально для станков, работающих в условиях интенсивного уровня колебаний основания, и при необходимости активной виброизоляции станков, в частности поперечно-строгальных и долбежных, размещаемых на нежестких перекрытиях или вблизи точных станков.
Станки, устанавливаемые на специально проектируемые массивные фундаменты, как правило, крепятся фундаментными болтами. Станки с относительно недлинными станинами, не требующие периодической выверки, можно устанавливать на клинья и подливать станину по всей опорной поверхности цементным раствором (с креплением болтами или, реже, без крепления болтами ). Станки с длинными станинами устанавливают на регулируемые (винтовые или клиновые) опоры и притягивают болтами, основания клиновых башмаков подливают. В таких станках иногда часть опорной поверхности станины, например под тяжелым порталом, дополнительно подливают. Установка станков нормальной точности на фундаменты без крепления болтами или без подливки нецелесообразна. Во избежание снижения устойчивости при резании обязательно надо закреплять болтами стойки портальных станков. При установке на перекрытиях применяют те же опорные элементы и используют те же способы крепления станков, что и при установке на пол первого этажа. Станки крепят болтами только в том случае, когда в помещении предусмотрены специальные устройства для крепления (заделаны швеллеры, металлические плиты и т. п.). Следует иметь в виду, что при установке станков на перекрытиях на жесткие опоры с подливкой опорной поверхности станины уровень колебаний, допустимый по санитарно-гигиеническим нормам (см. табл. 2.1), обеспечивает и нормальную работу станка. В том случае, когда уровень колебаний перекрытия, определяемый работающими станками, оказывается выше допустимого по санитарно-гигиеническим нормам, необходимо устанавливать станки на упругие опоры, правильный выбор которых снижает уровень колебаний перекрытия. Однако при этом уровень колебаний станка от действия внутренних источников возмущений может возрасти.
Выбор способа установки станка на перекрытии зависит не только от уровня колебаний, но и от уровня шума в помещении. Если шум в помещении определяется главным образом работой станков, способ установки на уровень шума практически не влияет. В том случае, когда шум в помещении обусловлен колебаниями несущих конструкций здания, возбуждаемыми работой станков, которые размещены в соседних помещениях, установка этих станков на податливые опоры позволяет уменьшить уровень колебаний перекрытия и существенно снизить шум. Необходимую высоту фундамента или толщину плиты пола, обеспечивающих требуемую жесткость системы станина–фундамент, определяют на основе проверочного расчета. По предварительно заданной высоте фундамента или толщине плиты вычисляют суммарную жесткость системы, полагая, что закрепление станины на фундаменте обеспечивает их совместное деформирование относительно оси, проходящей через общий центр тяжести сечений. При этом плиту пола или ленточный фундамент рассматривают как эквивалентные балки, имеющие соответствующие приведенные размеры – ширину и длину. Установка сплошных станин на фундаменты без крепления болтами и без подливки опорной поверхности станины цементным раствором дает сравнительно небольшое повышение жесткости станины за счет фундамента (30–40 %). Общие рекомендации по установке станков разных типов приведены в табл. 2.1.
Типы станков Вид установки С креплением анкерными болтами Без крепления болтами с подливкой опорной поверхности станины цементным раствором Без крепления болтами и без подливки опорной поверхности станины На упругих (в частности, на резинометаллических) опорах 1 2 3 4 5 Токарные, револьверные Станки, не требующие перестановки и используемые в широком диапазоне режимов (в том числе обдирочных), на работах с ударными нагрузками, для обработки неуравновешенных деталей. Станки с длинными станинами, используемые на тяжелых работах Станки, не требующие чай перестановки, или с длинными станинами, используемые на нетяжелых режимах Станки, требующие частой перестановки с относительно недлинными станинами. Для повышения жесткости станины на ножках могут устанавливаться на опоры вместе с промежуточной металлической рамой, связывающей ножки Станки, устанавливаемые на нежестких перекрытиях или в условиях интенсивных колебаний основания. Могут устанавливаться относительно небольшие станки ( D нб ≤ 400 мм; расстояние между центрами ≤ 1000 мм), требующие частой перестановки, используемые для обработки уравновешенных деталей на нетяжелых режимах
1 2 3 4 5 Вертикально-сверлильные Станки, устанавливаемые в зонах работы мостовых кранов Станки, устанавливаемые вне зон работы мостовых кранов, не требующие частой перестановки или используемые на тяжелых режимах Станки, устанавливаемые вне зон работы мостовых кранов, требующие частой перестановки, используемые на нетяжелых режимах – Радиально-сверлильные Основная часть станков – – – Горизонтально-расточные (с крестовым столом) Основная часть станков (так как станины должны периодически выверяться в качестве опорных элементов, как правило, используют клиновые башмаки) Небольшие станки, требующие перестановки, используемые для операций относительно невысокой точности – – Консольно- и бесконсольно-фрезерные Станки, не требующие перестановки, используемые в широком диапазоне режимов (в том числе обдирочных). Станки, предназначенные для работы с тяжелыми режимами Основная часть станков, не требующих частой перестановки; станки, требующие перестановки, используемые на тяжелых режимах Станки, требующие частой перестановки, используемые на нетяжелых режимах Станки, устанавливаемые на нежестких перекрытиях; могут устанавливаться станки, требующие частой перестановки, если на них не должна производиться обработка с тяжелыми режимами
1 2 3 4 5 Зубофрезерные Станки, не требующие перестановки, используемые в широком диапазоне режимов (в том числе на черновых операциях); станки, предназначенные для работы с тяжелыми режимами Основная часть станков, не требующих перестановки; станки, требующие перестановки, используемые на тяжелых режимах Станки, требующие частой перестановки, используемые на операциях относительно невысокой точности или на нетяжелых режимах Станки, устанавливаемые на нежестких перекрытиях; могут устанавливаться станки, требующие частой перестановки, используемые на нетяжелых режимах Поперечно-строгальные, долбежные Станки, используемые в широком диапазоне режимов (в том числе обдирочных) или для точных работ Станки, требующие перестановки, используемые на нетяжелых режимах или на операциях относительно невысокой точности, устанавливаемые на жестких перекрытиях – Станки, устанавливаемые на недостаточно жестких перекрытиях или в непосредственной близости от высокоточных станков Протяжные Основная часть станков Станки, используемые на нетяжелых режимах или на операциях относительно невысокой точности – – Зубострогальные, зубодолбежные Станки, используемые на тяжелых режимах или для точных работ Станки, используемые на нетяжелых режимах или на операциях относительно невысокой точности – –
3. УСТАНОВКА СТАНКОВ ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТИ И ВЫСОКОТОЧНЫХ При установке станков повышенной точности и высокоточных решающее влияние на выбор способа установки оказывает необходимость виброизоляции станков, т. е. защиты их от вредного воздействия колебаний основания. Основными параметрами виброизоляции, определяющими ее эффективность, являются частоты собственных колебаний станка на опорах и характеристики демпфирования системы на этих частотах. В реальных условиях соотношения между частотами собственных колебаний станка на опорах в разных направлениях более или менее постоянны и степень виброизоляции может условно характеризоваться собственной частотой вертикальных колебаний станка на опорах. Виброизоляция станков может осуществляться установкой станка на упругие опоры, расположенные непосредственно под станком, или на дополнительный упруго-опертый бетонный блок. Выбор способа установки определяется : параметрами виброизоляции, обеспечивающими получение на данном станке изделий требуемого качества при том уровне колебаний, который имеет место в зоне установки станка; характером (в частности уровнем) динамических возмущений, действующих в станке; жесткостью станины и необходимостью работы с точными уровнями; особенностями помещения, в котором размещаются станки; прочностью бетонного пола, жесткостью крепления, возможностью сооружения фундаментов значительных габаритов и т. п. Непосредственно на упругие опоры можно устанавливать станки средних размеров с жесткими станинами (при l / h < 4÷5), не имеющие мощных внутренних источников возмущений, допускающие без ущерба для удобства на станке и качества обработки значительные перекосы, при необходимой степени виброизоляции, определяемой собственной частотой вертикальных колебаний станков на опорах f z > 10 Гц, в частности токарные, координатно-расточные, алмазно-расточные, шлифовальные станки.
Упругие опоры – единственное средство виброизоляции станков, устанавливаемых на перекрытиях. Непосредственно под станиной размещают преимущественно резинометаллические опоры ОВ-31 и ОВ-30. Для станков, требующих периодической юстировки, применяют упруго-жесткие опоры. Для особо точных станков (класса С) и крупных станков особо высокой точности (класса А), а также для высокоточных станков при вынужденной их установке в зоне интенсивных колебаний основания и в некоторых других случаях способ установки целесообразно выбирать на основе анализа работоспособности конкретного станка в конкретных условиях. При установке станков на перекрытиях способ установки рационально определять на основе общих соображений, подбирая параметры опор. В общем случае способ установки станка назначают следующим образом: - выбирают рациональное размещение станков и оценивают уровень колебаний основания, при котором будут работать рассматриваемые станки; - выбирают параметры виброизоляции; - оценивают возможность виброизоляции с помощью упругих опор, устанавливаемых непосредственно под станину; - при необходимости выбирают массу дополнительного бетонного блока и способ его опирания.
Станки устанавливают на дополнительный упруго-опертый бетонный блок в следующих случаях: - требуемая (низкая) частота собственных колебаний станка на опорах не может быть обеспечена с помощью упругих опор, размещаемых непосредственно под станиной; - необходимо увеличить массу (и соответственно жесткость опор) изолируемой системы для уменьшения амплитуд вынужденных колебаний, вызываемых динамическими нагрузками, действующими в станке, или для ограничения перекосов станка от статических нагрузок (при установке тяжелых деталей, перемещении узлов станка ); - станина станка имеет недостаточную жесткость; - требующий изоляции станок жестко связан с рядом стоящими агрегатами и необходима их совместная установка на общем фундаменте; - прочность бетонного пола цеха не позволяет устанавливать станки данного веса на опоры. При виброизоляции, обеспечиваемой установкой на бетонный блок, используются обычные фундаменты на естественном основании) или свайные и специальные виброизолированные фундаменты, состоящие из блока, на который устанавливается станок, упругих опорных элементов и наружной коробки. Как правило, высокоточные станки устанавливают на отдельные блоки. На общий блок допустимо устанавливать станки повышенной точности, работающие без значительных динамических нагрузок. В качестве упругих опорных элементов, устанавливаемых под бетонные блоки виброизолированных фундаментов, чаще всего используют стальные пружины или выпускаемые серийно специальные резиновые коврики КВ.
Станки устанавливают на дополнительный упруго-опертый бетонный блок в следующих случаях: - требуемая (низкая) частота собственных колебаний станка на опорах не может быть обеспечена с помощью упругих опор, размещаемых непосредственно под станиной; - необходимо увеличить массу (и соответственно жесткость опор) изолируемой системы для уменьшения амплитуд вынужденных колебаний, вызываемых динамическими нагрузками, действующими в станке, или для ограничения перекосов станка от статических нагрузок (при установке тяжелых деталей, перемещении узлов станка ); - станина станка имеет недостаточную жесткость; - требующий изоляции станок жестко связан с рядом стоящими агрегатами и необходима их совместная установка на общем фундаменте; - прочность бетонного пола цеха не позволяет устанавливать станки данного веса на опоры. При виброизоляции, обеспечиваемой установкой на бетонный блок, используются обычные фундаменты на естественном основании) или свайные и специальные виброизолированные фундаменты, состоящие из блока, на который устанавливается станок, упругих опорных элементов и наружной коробки. Как правило, высокоточные станки устанавливают на отдельные блоки. На общий блок допустимо устанавливать станки повышенной точности, работающие без значительных динамических нагрузок. В качестве упругих опорных элементов, устанавливаемых под бетонные блоки виброизолированных фундаментов, чаще всего используют стальные пружины или выпускаемые серийно специальные резиновые коврики КВ. Общие рекомендации по установке прецизионных станков приведены в табл. 3.1.
Типы станков Средства виброизоляции Виброизолирующие опоры Фундаменты обычного типа и свайные Фундаменты на резиновых ковриках Фундаменты на пружинах 1 2 3 4 5 Токарные Средних размеров с короткими станинами или сплошными основаниями, если на них не производится обработка неуравновешенных деталей Тяжелые; с длинными нежесткими станинами; станки, на которых производится обработка неуравновешенных деталей – – Координатно-расточные Средних размеров с жесткими станинами С нежесткими станинами при относительно невысоком уровне колебаний основания; при среднем уровне колебаний основания и ограниченных габаритах в плане могут использоваться свайные фундаменты С нежесткими станинами при уровне колебаний выше среднего – Алмазно-расточные Средних размеров с жесткими станинами С нежесткими станинами – – 4 3 Общие рекомендации по установке прецизионных станков Таблица 3.1
1 2 3 4 5 Зубофрезерные Средних размеров с жесткими станинами Средних размеров повышенной точности с нежесткими станинами; на свайных фундаментах могут устанавливаться высокоточные станки, в том числе тяжелые, при относительно невысоком уровне колебаний основания Средних размеров высокоточные с нежесткими станинами; крупные станки Тяжелые высокоточные станки; мастер-станки Круглошлифовальные Средних размеров с жесткими станинами при плавном реверсе перемещающихся узлов Средних размеров повышенной точности с нежесткими станинами или при резких реверсах; на свайных фундаментах могут устанавливаться высокоточные станки, в том числе тяжелые, при относительно невысоком уровне колебаний основания Средних размеров высокоточные с нежесткими станинами или при резких реверсах, крупные станки Тяжелые, в частности, вальцешлифовальные Плоскошлифовальные Средних размеров с жесткими станинами при плавном реверсе перемещающихся узлов С недостаточно жесткими станинами или при резких реверсах Особо точные – Внутришлифовальные Средних размеров при плавном реверсе перемещающихся узлов С тяжелыми подвижными узлами, недостаточно жесткими станинами, при резких реверсах при среднем уровне колебаний основания С тяжелыми подвижными узлами при резких реверсах при уровне колебаний основания выше среднего Особо точные крупные
1 2 3 4 5 Резьбошлифовальные Средних размеров с жесткими станинами С длинными нежесткими станинами при относительно невысоком уровне колебаний основания Высокоточные с длинными нежесткими станинами при уровне колебаний основания выше среднего – Зубошлифовальные С жесткими станинами при плавном реверсе, в частности, станки, работающие абразивным червяком Повышенной точности с нежесткими станинами или при резких реверсах Высокоточные с нежесткими станинами или при резких реверсах –
