Типовые конструкции станин

В основе конструкций станин лежат некоторые общие принципы, обусловленные следующими обстоятельствами. На станину работающего станка действуют усилия резания, силы веса неподвижных и движущихся по станине деталей, вес заготовки и т. д., в некоторых станках также силы инерции. Эти силы вызывают в материале станины напряжения и деформации, вид которых можно установить на основании анализа системы сил, действующих на станок в процессе резания. В ответственных случаях, особенно при проектировании тяжелых станков, следует подвергнуть анализу также периоды неустановившегося движения — разгона и торможения, когда силы инерции и сопротивления трения играют особенно большую роль.

Точно определить расчетом деформации проектируемой станины, имеющей большей частью сложную форму, невозможно, и необходимая жесткость обеспечивается при конструировании практически проверенными способами.

При растяжении и сжатии запас прочности элемента конструкции при прочих одинаковых условиях зависят только от площади его поперечного сечения, но не от формы последнего. Следовательно, в этих случаях расход материала полностью определяется действующими усилиями и выбранными значениями. При изгибе же и кручении, напротив, расход металла можно уменьшить целесообразным подбором формы поперечного сечения элемента за счет увеличения моментов сопротивления и моментов инерции при неизменной площади сечения, т. е. при неизменном весе этого элемента конструкции.

Легко доказать, что в отношении жесткости при изгибе и особенно при кручении наивыгоднейшим является сечение в форме полого прямоугольника. Так как и технологические соображения — в пользу этой формы поперечного сечения, то чаще именно она и лежит в основе конструкций станин.

Форму вполне замкнутого или хотя бы закрытого с трех сторон прямоугольника выдержать по всей длине станины обычно не удается из-за необходимости обеспечить свободное удаление стружки, разместить различные механизмы внутри станины и т. д., что сильно снижает жесткость станины. Поэтому для увеличения жесткости в мощных станках стараются сохранить продольное горизонтальное ребро жесткости — обычно корытообразное — сплошным по всей длине станины. Чтобы облегчить удаление стружки, его делают наклонным или снабжают окнами.

Очень действенным и применяемым во всех станинах средством достижения необходимой жесткости являются внутренние перегородки — поперечные, связывающие продольные стенки станины, а также менее распространенные продольные перегородки.

Широко применяются в станинах станков поперечные перегородки. Превосходство диагональных перегородок над параллельными очевидно и было убедительно доказано экспериментами над чугунными моделями станин. Диагональные перегородки широко применяются в современных станках как средних размеров, так и больших. Параллельные перегородки находят применение в тяжелых и в средних станках различных типов, причем они делаются либо сплошного сечения, либо полыми П-образной (арочной формы). Нередко станину укрепляют комбинированной системой стенок, перегородок и ребер жесткости.

Станины тяжелых станков изготовляют часто составными. При проектировании такой станины необходимо принимать конструктивные меры для достижения жесткости стыков между ее частями.

Различие материалов, требующее и различной технологии изготовления, не позволяет при проектировании стальной станины копировать формы чугунных станин станков, так как при таком подходе экономия материала часто получится незначительной, а стоимость — выше.

Основным материалом для изготовления сварных станин служит листовая сталь; поэтому такие станины ограничены преимущественно плоскостями, представляя более или менее сложный многогранник. Жесткость стальной сварной станины создается главным образом перегородками, косынками и другими креплениями, соединяющими ее стенки. Они изготовляются также из листовой стали.

Толстые листы применяют для изготовления станин в тех случаях, когда вваривание перегородок и других креплений затруднительно или невозможно. В остальных случаях вполне возможно применять более легкие конструкции из листовой стали толщиной 3-6 мм, достигая необходимой жесткости системой целесообразно расположенных перегородок, раскосов и косынок, которыми станина разбивается на ряд отсеков. На чертеже станины должны быть показаны все размеры, необходимые для изготовления модели, если станина литая, или шаблонов — для сварной стальной станины сложной формы.