RU192566U1 - Подвижный узел станка - Google Patents

Abstract

Подвижный узел станка предназначен для перемещения инструмента или заготовки и связанных с ними узлов. Подвижный узел станка, имеющий масляный канал, содержит на своей поверхности скольжения антифрикционную накладку, выполненную в виде пластины с масляными канавками на всей ее контактной поверхности, связанными с расположенным в пластине отверстием для подачи масла, которое связано с масляным каналом, отличающийся тем, что упомянутые канавки выполнены зигзагообразными и взаимно пересекающимися с образованием на контактной поверхности пластины сетки с ромбовидными ячейками. Канавок может быть четыре. Количество ромбовидных ячеек может находиться в диапазоне от 16 до 25 на 6,25 см. Канавки могут быть выполнены с выходами на одной из торцевых сторон накладки. Отверстие для подачи масла может быть расположено на стороне накладки, противоположной относительно стороне, на которой расположены выходы масляных канавок. Улучшены антифрикционные свойства подвижного узла станка, обеспечено точное и плавное его перемещение за счет равномерного распределения масла по его антифрикционной накладке и обеспечения удаления с нее продуктов износа.

Description

Полезная модель относится к станкам, преимущественно к металлорежущим станкам, более конкретно к подвижным узлам станков с антифрикционными накладками на поверхностях скольжения с полужидкостной смазкой.

Станки, в частности металлорежущие станки, имеют так называемые направляющие скольжения - узлы, предназначенные для перемещения инструмента, заготовки и связанных с ними узлов по заданной траектории с требуемой точностью. В процессе работы станка подвижные узлы станка (называемые также ползунами), такие как суппорт, каретка, салазки, стол и т.п., передвигаются по направляющим скольжения опорных элементов станка, которые относительно них являются неподвижными, но в то же время сами могут передвигаться по направляющим скольжения другого опорного элемента станка (к примеру, верхние салазки скользят по нижним салазкам, а нижние салазки скользят по станине). В ГОСТ 7599-82 «Станки металлообрабатывающие. Общие технические условия» элементы подвижного узла и элементы опорного элемента станка, скользящие друг по другу, объединены термином «направляющие скольжения». В патентной литературе элемент подвижного узла станка, сопрягаемый с направляющей скольжения опорного элемента станка, называется поверхностью скольжения, или скользящей поверхностью, или направляемой поверхностью, или направляющей поверхностью скольжения. В дальнейшем для лучшего понимания под термином «поверхность скольжения» мы будем подразумевать элемент подвижного узла станка, а под термином «направляющая скольжения» - элемент опорного элемента станка, скользящие друг по другу. На поверхность скольжения подвижных узлов станка, сопрягаемую с направляющей скольжения опорного элемента, для уменьшения трения устанавливаются антифрикционные накладки, которые изготавливаются из материала с низким коэффициентом трения, например, из фторсодержащих полимеров.

Антифрикционные накладки выполняются, как правило, в виде пластин и могут (в зависимости от толщины накладки) наклеиваться или закрепляться на подвижном узле станка крепежными элементами. Антифрикционные накладки имеют на своей контактной поверхности (сопрягаемой с направляющей скольжения опорного элемента станка и, по сути, являющейся поверхностью скольжения) масляные каналы (канавки), чаще всего один масляный канал. Масло подается через отверстие(я) и распределяется при помощи масляных каналов, чтобы обеспечить непрерывную и постоянную масляную пленку между сопрягаемыми поверхностями. Это уменьшает сопротивление скольжения между направляющей скольжения опорного элемента станка и поверхностью скольжения подвижного узла станка, то есть улучшает антифрикционные свойства подвижного узла станка, позволяет подвижным узлам станка двигаться по опорным элементам станка плавно, без рывков, обеспечивает точность станка. Масляные каналы выполняются в виде зигзагообразной линии, в виде

-образной линии, в виде продольного канала с поперечными боковыми ответвлениями и т.п. В литературе такие направляющие скольжения и поверхности скольжения называют также направляющими с полужидкостной смазкой.

Однако масляные каналы при работе станка со временем заполняются продуктами износа, в результате засорения масляных каналов масло не может равномерно распределяться по поверхности скольжения, масляная пленка нарушается, антифрикционные свойства антифрикционной накладки и подвижного узла станка ухудшаются, это может привести к чрезмерному износу одной или обеих сопрягаемых поверхностей, нарушению плавного и точного хода подвижного элемента станка, потере точности позиционирования подвижного узла станка и точности станка в целом.

Из патентного документа № JP 2007-061955 (опубл. 15.03.2007) известна подвижная конструкция (подвижный узел станка) поддерживаемая несущей конструкцией (опорный элемент станка). Подвижный узел станка имеет скользящие листовые элементы (антифрикционные накладки) из композитного материала на основе политетрафторэтилена в качестве основного компонента с добавлением меди или ее сплавов. На поверхности антифрикционных накладок по всей ширине выполнено множество неглубоких прямоугольных выемок (углублений). Глубина выемок составляет от 0,1 до 0,4 от толщины накладки. Общая площадь выемок составляет от 20% до 60% от общей площади поверхности накладки. Площадь выемки от 4 до 25 мм². Выемки выполнены с фаской с углом наклона от 10 до 40°, для клинового действия масла. Выемки формируются за счет пластической деформации и обеспечивают постоянную подачу масла и масляную пленку между сопрягаемыми поверхностями. Благодаря этому обеспечиваются антифрикционные свойства подвижного узла станка, точность и плавность его передвижения, точность обработки детали. Недостатком такого устройства является следующее. Выемки на поверхности антифрикционной накладки со временем могут заполниться продуктами износа, масло не сможет равномерно распределяться по поверхности антифрикционной накладки, износ антифрикционной накладки увеличится, антифрикционные свойства подвижного узла станка ухудшаться, ухудшиться точность и плавность его передвижения, увеличится износ направляющей скольжения опорного элемента станка, точность позиционирования подвижного узла станка и точность станка упадет. Так как размеры антифрикционных накладок сильно различаются, потребуется множество металлических форм для формования маслоудерживающего рельефа на накладках с разными размерами. Требуется наличие специального технологического оборудования (прессов). Стоимость производства антифрикционных накладок, подвижных узлов станка и станка в целом вырастет. Кроме того, композитный материал на основе политетрафторэтилена в качестве основного компонента с медью или с ее сплавами имеет ряд недостатков - высокую пластическую деформацию, и, следовательно, невысокую точность позиционирования; низкие демпфирующие свойства, и, следовательно, большую вибрацию при движении; высокий износ и, следовательно, короткий срок службы.

Из патентного документа № JP 2003-211333 (опубл. 29.07.2003) известен подвижный узел станка с антифрикционной накладкой на скользящей (направляемой) поверхности, скользящий по направляющей скольжения (направляющей поверхности) опорного элемента станка. Антифрикционная накладка изготовлена из композиционного материала на основе фторполимера и металла. На поверхности антифрикционной накладки по всей ширине выполнено множество неглубоких чашеобразных выемок (углублений) круглой или продолговатой формы, расположенных в шахматном порядке, и множество масляных канавок (каналов), связывающих между собой выемки. Глубина выемки более предпочтительно составляет от 30 до 60 мкм, наиболее предпочтительно от 40 до 50 мкм, диаметр 12 мм. Соотношение контактных поверхностей предпочтительно составляет от 20 до 30%. Глубина канавки 50 мкм. Выемки и каналы выполняются при помощи торцевой фрезы. Благодаря масляным каналам, связывающим выемки, продукты износа могут удаляться по ним из выемок. Масло равномерно распределяется по всей поверхности антифрикционной накладки, образуя тонкую масляную пленку на сопрягаемых поверхностях, благодаря этому улучшаются антифрикционные свойства подвижного узла станка, обеспечивается точное и плавное его перемещение, точность обработки детали. Это техническое решение выбрано за ближайший аналог заявляемой полезной модели. Недостатком такого устройства является следующее. Так как число выемок велико, и они сформированы путем торцевого фрезерования, не достигается одинаковая глубина выемок из-за износа фрезы. В результате масло распределяется по поверхности скольжения антифрикционной накладки неравномерно. Кроме того, хоть продукты износа и могут удалятся из выемок по масляным каналам, но они не имеют выхода. Антифрикционные свойства антифрикционной накладки ухудшаться. В результате накопления продуктов износа на антифрикционной накладке масляные каналы и выемки со временем могут засориться, масло не сможет равномерно распределяться по поверхности антифрикционной накладки, износ антифрикционной накладки увеличится, антифрикционные свойства подвижного узла станка ухудшаться, ухудшиться точность и плавность его передвижения, увеличится износ направляющей скольжения опорного элемента станка, точность позиционирования подвижного узла станка и точность станка упадет. Недостатки композиционного материала, из которого изготовлена антифрикционная накладка, те же что и у предыдущего аналога.

Перед авторами стояла задача улучшения антифрикционных свойств подвижного узла станка, обеспечения точного и плавного его перемещения за счет равномерного распределения масла по антифрикционной накладке и обеспечения удаления с нее продуктов износа, а также расширение арсенала технических средств. Поставленная задача решается созданием подвижного узла станка с улучшенной антифрикционной накладкой.

Для достижения указанного технического результата подвижный узел станка содержит на своей поверхности скольжения, по меньшей мере, одну антифрикционную накладку содержащую масляные каналы (далее - каналы), выполненные по всей ее ширине, при этом каналы антифрикционной накладки выполнены зигзагообразными взаимно пересекающимися, образующими сетку с ромбовидными ячейками. При этом количество каналов выбрано из условия обеспечения равномерной подачи масла даже при засорении части каналов. Предпочтительно чтобы каналов было четыре. Предпочтительно чтобы количество ромбовидных ячеек находился в диапазоне от 16 до 25 на 6,25 см². Целесообразно чтобы каналы были открыты на одной из коротких сторон антифрикционной накладки. Целесообразно чтобы каналы были открыты на стороне, противоположной стороне, на которой выполнено отверстие для подачи масла.

Отличительными признаками предлагаемого устройства от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является то, что каналы антифрикционной накладки подвижного узла станка выполнены зигзагообразными взаимно пересекающимися, образующими сетку с ромбовидными ячейками, с количеством каналов, выбранным из условия обеспечения равномерной подачи масла даже при засорении части каналов, предпочтительно с четырьмя каналами, с количеством ромбовидных ячеек в частном случае от 16 до 25 на 6,25 см², с каналами открытыми на одной из коротких сторон антифрикционной накладки, почтительно на стороне, противоположной стороне, на которой выполнено отверстие для подачи масла. Благодаря этому улучшаются антифрикционные свойства подвижного узла станка, точность и плавность его перемещения за счет равномерного распределения масла по антифрикционной накладке (соответственно - по поверхности скольжения), благодаря чему создается постоянная и непрерывная масляная пленка, а также за счет обеспечения удаления с антифрикционной накладки продуктов износа.

Так как каналы антифрикционной накладки подвижного узла станка выполнены зигзагообразными взаимно пересекающимися, образующими сетку с ромбовидными ячейками, даже при засорении какого-либо участка канала продуктами износа, масло будет попадать в незагрязненные участки этого канала в местах пересечения с другими каналами. При полном засорении канала, другие, незасоренные каналы, обеспечивают равномерную подачу масла по всей поверхности антифрикционной накладки, при этом достаточно даже одного незасоренного канала для сохранения постоянной и непрерывной масляной пленки на поверхности скольжения. С другой стороны, так как масло может свободно перетекать из одного канала в другой, продуктам износа сложнее накапливаться в каналах. Количество каналов при этом выбирается из условия обеспечения равномерной подачи масла при засорении части каналов. Опытным путем установлено что оптимальное количество каналов должно составлять четыре. Большое количество каналов усложняет обработку антифрикционной накладки, повышает трудозатраты, меньшее количество каналов уменьшает количество дублирующих друг друга путей подачи масла. От размера ромбовидных ячеек сетки, образованной каналами, зависит распределение масла по поверхности антифрикционной накладки. При количестве ромбовидных ячеек более 25 на 6,25 см² увеличиваются трудозатраты на изготовление антифрикционной накладки из-за увеличения длины или количества каналов, увеличивается расход масла, при количестве ромбовидных ячеек менее 16 на 6,25 см² масло будет менее равномерно распределятся по антифрикционной накладке, не будет создаваться постоянная и непрерывная масляная пленка, антифрикционные свойства ухудшаться, ухудшаться антифрикционные свойства подвижного узла станка, плавность и точность его передвижения, увеличится износ поверхности скольжения и направляющей скольжения, упадет точность позиционирования подвижного узла станка и точность станка в целом. Выполнение каналов открытыми на одной из коротких сторон антифрикционной накладки, в частном случае выполнения полезной модели - на стороне противоположной стороне на которой выполнено отверстие для подачи масла, позволяет удалять продукты износа из каналов вместе с вытекающим из них маслом, улучшая антифрикционные свойства антифрикционной накладки и, следовательно, подвижного узла станка, а также уменьшая износ антифрикционной накладки, благодаря чему антифрикционные свойства антифрикционной накладки и, следовательно, подвижного узла станка сохраняются дольше.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежом.

На фигуре схематично показана антифрикционная накладка предлагаемого подвижного узла станка с засоренными участками масляных каналов (стрелками показано направление потоков масла по каналам) где 1 - масляный канал (1а - первый, 1б - второй, 1в - третий, 1г - четвертый канал), 2 - ромбовидная ячейка, 3 - сетка с ромбовидными ячейками (2) образованная каналами (1а,б,в,г), 4 - отверстие для подачи масла, 5 - продукты износа, 6 - открытый конец канала (1).

Антифрикционная накладка подвижного узла станка может быть изготовлена из фторопласта (политетрафторэтилена), из композитного материала на основе фторопласта и бронзы, однако наиболее целесообразно изготавливать ее из полиэтилентерефталата (например, известной марки ZEDEX-100K), могут быть использованы и другие известные материалы. Антифрикционная накладка изготавливается в виде пластины толщиной от 0,2 мм до 2,0 мм, ширина и длина антифрикционной накладки зависят от размеров поверхности скольжения подвижного узла станка. На поверхности антифрикционной накладки по всей ширине выполняются взаимно пересекающиеся каналы (1а,б,в,г), за счет чего образуется сетка (3) с ромбовидными ячейками (2). Каналы (1а,б,в,г) выполняются (прорезаются) при помощи любого подходящего известного инструмента, может использоваться торцевая фреза. В антифрикционной накладке выполняется отверстие (4) для подачи масла. В приведенном конкретном примере масло подается через единственное отверстие (4) в антифрикционной накладке, однако отверстий (4) для подачи масла может быть несколько. Подвижный узел станка имеет соответствующие каналы (трубопроводы) для подачи масла к отверстию (4). Антифрикционная накладка прикрепляется к поверхности скольжения подвижного узла станка любым подходящим способом (приклеивается, прикрепляется при помощи крепежных элементов). Ширина масляного канала (1а,б,в,г) в конкретном приведенном примере 2,0 мм, глубина 0,2 мм, количество ромбовидных ячеек (2) 20 на 6,25 см². Каналы (1а,б,в,г) служат для распределения масла и резервуаром масла, а ромбовидные ячейки (2), образованные каналами (1а,б,в,г), служат контактной поверхностью, покрытой масляной пленкой. Обеспечиваются лучшие антифрикционные свойства, масло распределяется равномерно, обеспечивается необходимая масляная пленка на поверхности контакта поверхности скольжения подвижного узла станка и направляющей скольжения опорного элемента станка. Кроме того, так как каналы (1) многократно взаимно пересекаются друг с другом, продукты износа (5) в них не накапливаются и выносятся с маслом через открытые концы (6) каналов (1). Однако, если продукты износа (5) все-таки засорили какой-либо участок канала (1), масло попадает в незагрязненные участки этого канала в местах пересечения с другими каналами (1), как показано на фигуре. Даже один незасоренный канал (1) может обеспечить непрерывную и постоянную масляную пленку на поверхности скольжения. Специалисту в данной области техники понятно, что подвижным узлом станка может быть любой подходящий узел с антифрикционной накладкой в таких станках как токарный, фрезерный, в металлообрабатывающих центрах и т.п.

Заявляемое техническое решение подвижного узла станка может быть осуществлено в условиях промышленного производства с использованием стандартного оборудования и технологий. При изготовлении антифрикционной накладки подвижного узла станка используются стандартные материалы. Подвижный узел станка был реализован при изготовлении суппортной группы Т500.1100.000 токарного станка Т500Р/1000 на предприятии заявителя.

Claims (5)

1. Подвижный узел станка, имеющий масляный канал и содержащий на своей поверхности скольжения антифрикционную накладку, выполненную в виде пластины с масляными канавками на всей ее контактной поверхности, связанными с расположенным в пластине отверстием для подачи масла, которое связано с масляным каналом, отличающийся тем, что упомянутые канавки выполнены зигзагообразными и взаимно пересекающимися с образованием на контактной поверхности пластины сетки с ромбовидными ячейками.

2. Подвижный узел станка по п. 1, отличающийся тем, что количество масляных канавок антифрикционной накладки равно четырем.

3. Подвижный узел станка по п. 1, отличающийся тем, что количество ромбовидных ячеек антифрикционной накладки находится в диапазоне от 16 до 25 на 6,25 см².

4. Подвижный узел станка по п. 1, отличающийся тем, что масляные канавки выполнены с выходами на одной из торцевых сторон антифрикционной накладки.

5. Подвижный узел станка по п. 4, отличающийся тем, что отверстие для подачи масла в антифрикционной накладке расположено на ее стороне, противоположной относительно стороне, на которой расположены выходы масляных канавок.

Images