НАПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕГО СТАНКА И МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ СТАНОК
GUIDE DEVICE FOR METAL WORKING MACHINE AND METAL WORKING MACHINE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к направляющему устройству, в частности, металлообрабатывающего станка для ведения линейного перемещения подвижной части, простирающейся по отношению к стационарной части вдоль оси перемещения и проходящего ортогонально к ней поперечного направления, с опорной областью, приданной стационарной части, на которую скользяще опирается подвижная часть против удерживающей силы, действующей в направлении удаления ортогонально к простиранию подвижной части, и направляющей качения с областью качения, приданной стационарной части, причем исходящая от подвижной части нагрузка, имеющая компоненту, направленную противоположно удерживающей силе, и действующая на область качения нагрузка вызывает внутри стационарной части загрузку вдоль пути загрузки, ведущему к опорной области, а также металлообрабатывающему станку, оборудованному таким направляющим устройством.
Уровень техники
Подобные направляющие устройства известны, например, из DE 3435593 A1 или DE 3429692. Так, согласно вариантам осуществления DE 3439692 G2 стол простирается в горизонтальной плоскости поверх станины и в том числе удерживается на станине силой тяжести стола. Перемещение стола ограничивается противоположно силе тяжести с помощью того, что стол на своих концах включает выступы, выдающиеся в поперечном направлении от станины в форме направляющих. Таким образом, стол в вертикальном направлении надежно движется при применении направляющих качения. Согласно техническому решению DE 3435593 A1 по обеим сторонам салазок в поперечном направлении предусмотрена направляющая качения, которая развертывается в поднутрении базовой части и к тому же располагается в соответствующем схватывании салазок вместе с элементом центрирования, обеспечивающим не имеющей зазора установку направляющей качения.
В подобном устройстве, которое раскрыто в DE 1950078 A1, предусмотрен охват поперечных салазок вокруг фланца контрнаправляющей продольных салазок, выступающего в поперечном направлении, ограничивающий перемещение в вертикальном направлении против силы резания, который, правда, имеет поднутрение не в качестве направляющей качения, а в качестве направляющей скольжения.
Эти известные направляющие устройства, правда, оказываются, в частности, не полностью неудовлетворяющими в части своей жесткости при высоких нагрузках.
Раскрытие изобретения
В основе изобретения лежит задача улучшения направляющего устройства однажды названного вида, в частности, с точки зрения жесткости.
Эта задача решается в усовершенствованном направляющем устройстве, которое отличается тем, что путь загрузки имеет участок пути с компонентой, противоположно направленной компоненте нагрузки в направлении удаления.
В рамках изобретения стало известно, что фиксация подвижной части в отношении нагрузок против направления удаления (фиксация против отрыва подвижной части) с помощью известного из уровня техники поднутрения опорной поверхности ведет к нанесению ущерба боковой жесткости направляющей скольжения, приданной этой опорной поверхности. Это обусловлено тем, что вперед выдается часть стационарной части, образующая опорную область, по отношению к его окружающей конструкции, вследствие чего создается ослабленная область материала. Приложенная к области качения нагрузка нагружает материал стационарной части, лежащий между областью качения и опорной областью, стационарными внутренними напряжениями или также, при нагрузках при обработке динамическими силами. Вдоль этого пути загрузки в уровне техники проходит относительно направления удаления также компонента нагрузки, так что опорная область нагружается на сжатие.
Согласно изобретению против этого противодействует господствующая внутри стационарной части загрузка на пути от области качения к опорной области относительно направления удаления, по меньшей мере, на участке пути направления удаления, так что, по меньшей мере, на этом участке наступает нагрузка на растяжение. Таким образом, нагрузка подходящим способом может прикладываться к области качения без того, чтобы для этого требовался подпор опорной области.
Другими словами, область, в которой возникает загрузка, вызванная внешней нагрузкой, например, причиной которой является опрокидывающий момент установленной на подвижной детали фрезерной головки или усилие обработки при работе металлообрабатывающего станка, перекладывается с подвижной части на стационарную часть. К тому же изобретательское решение предлагает поле для новых конструктивных разработок комбинированной направляющей скольжения и качения, которая имеет большие преимущества относительно предотвращения отрицательно сказывающихся на линейной направляющей зажимных сил и/или более простого изготовления направляющего устройства.
Однако пока дальше поясняются некоторые из приведенных выше признаков. Так, при названиях «стационарная» или «подвижная» часть применяется только одно название, которое относится к относительному перемещению между обеими частями и ни в коем случае не обозначает ограничения в том отношении, что стационарная часть в абсолютном смысле должна быть установлена стационарно. Напротив сама стационарная часть может быть установлена подвижно по отношению к другой части.
Подвижная часть расположена по отношению к стационарной части так, что она со своей стороной, обращенной к стационарной части, простирается вдоль стационарной части. Простирание проходит, во-первых, в направлении оси перемещения, во-вторых, в проходящем ортогонально к оси перемещения поперечном направлении, которое независимо от ориентирования поверхностей области качения и/или опорной области воспроизводит общее ориентирование опоры подвижной части по отношению к стационарной части. Предпочтительно так определенное простирание является планарной плоскостью простирания. Область качения находится с ответной частью подвижной части в зацеплении, обеспечивающем качение, через посредство тел качения.
Способствующая благодаря скользящему опиранию подвижной части на опорной области стационарной части направляющая скольжения является предпочтительно активной в каждом состоянии загрузки направляющего устройства. Это обеспечивается с помощью удерживающей силы, которая действует в направлении удаления, то есть ортогонально к простиранию подвижной части (и таким образом также стационарной части) и против которой осуществляется опирание. Таким образом, направлением удаления для, например, опирающейся в горизонтальной плоскости подвижной части является направление силы тяжести, то есть, поскольку это в следующем ниже описании определяется вектором направления оси удаления, оно направлено от подвижной части в направлении стационарной части. Таким образом, удерживающая сила соответствует компоненте в направлении удаления силы, действующей на область подвижной части, опирающуюся на опорную область, которая для поддержания направляющей скольжения в рабочем состоянии должна быть положительной. В ином случае направляющее устройство теряет преднамеренную, способствующую достижению высокой общей жесткости направляющего устройства жесткость направляющей скольжения, которая составляет большую часть общей жесткости направляющего устройства.
В зависимости от того, в каком месте подвижной части расположена дополнительная для опорной области опертая область направляющей скольжения и как ось перемещения и поперечное направление расположены относительно направления силы тяжести, получаются различные удерживающие силы, которым позитивно могут содействовать сила тяжести или вызываемые ею моменты, но которые также могут уменьшать удерживающую силу.
Соответственно такие, вызываемые силой тяжести влияния наряду с нагрузками при обработке во время работы, например, металлообрабатывающего станка, имеющего направляющее устройство, могут также представлять нагрузки, которые статически или динамически воспринимаются направляющей качения, то есть со стороны ее стационарной части области качения. Предоставленная направляющей качения противодействующая сила создает предпосылки, во-первых, для того, чтобы подвижная часть могла дальше совершать линейное перемещение не отклоняться из него против направления удаления. Во-вторых, она может предоставлять дальнейшую жесткость для направляющего устройства и при соответствующем конструктивном исполнении обеспечивать, что сохраняется контакт скольжения направляющей скольжения.
В особо предпочтительной форме осуществления нагрузка, действующая в области качения, направлена прочь от поверхности, проходящей ортогонально к направлению удаления, через опорную область. Другими словами, сила загрузки может направляться в стационарную часть против направления удаления выше опорной области, и подвижная часть технологически в направлении удаления должна меньше простираться дальше вниз. Этот аспект изобретения раскрывается также независимо от протекания пути загрузки и рассматривается в качестве предпочтительного.
Для случая, когда опорная область простирается также ортогонально к простиранию подвижной части на обширной области, становится предпочтительно, что действующая нагрузка удалена от удаленной дальше всего от подвижной части такой проходящей через опорную область поверхности, но, в частности, также от подобной поверхности, лежащей ближе всего к подвижной части. В этой связи целесообразно предусмотрено, что область качения в направлении удаления лежит ближе к подвижной части, чем опорная область.
Особо предпочтительно, что направляющая качения рассчитана также на восприятие сил, параллельных поперечному направлению. Таким образом, в частности, поперечные силы, возникающие при работе в металлообрабатывающем станке, могут восприниматься, в частности, благодаря предварительному натяжению направляющей качения и не приводить к какой-либо загрузке, например, используемого для перемещения подвижной части привода с помощью ходового винта. В этой связи область качения целесообразно имеет поверхность качения, которая по отношению к направлению удаления наклонена под углом от 30 до 60°, предпочтительно от 40 до 50°. Разумеется, могут применяться также изогнутые поверхности качения, чьи проведенные к кривизне касательные предпочтительно, по меньшей мере, над областью поверхности в этом угловом диапазоне наклонены по отношению к направлению удаления.
Особенно предпочтительно, что опорная область и область качения приданы одной стороне стационарной части, причем «сторона» относится к бокам относительно поперечного направления, и области в поперечном направлении расположены одна за другой. Другими словами, обе области, приданные одинаковой стороне, на виде сверху расположены одна за другой на находящейся ортогонально к оси перемещения плоскости. Этот аспект изобретения в рамках изобретения независимо от протекания внутренних путей загрузки, в котором действующая нагрузка вызывает внутри стационарной части загрузки, рассматривается в качестве предпочтительного и на этом месте определенно раскрывается в качестве реализуемого независимо от этого признака. Таким образом, для восприятия, в частности, действующих в поперечном направлении нагрузок реализуется благоприятное плечо рычага, так что возникающие нагрузки ведут к более низким напряжениям в направляющем устройстве. В этой связи, целесообразно, область качения в поперечном направлении расположена дальше наружу, чем опорная область, в частности, чем каждая приданная этой стороне опорная область скольжения. Это ведет к еще раз улучшенным рычажным соотношениям при восприятии нагрузки. В этой связи также целесообразно предусмотрено, что между опорной областью и областью качения в поперечном направлении образовано расстояние, которое, в частности, по меньшей мере, наполовину меньше поперечного размера самой области качения.
В предпочтительном исполнении, если смотреть в поперечном направлении, с обеих сторон направляющей качения образована область качения, которая находится в зацеплении, обеспечивающем качение, с сопрягающейся ответной частью, причем одна область может поддерживать поперечную загрузку в поперечном направлении, другая область - поперечную загрузку в противоположном направлении.
В особо предпочтительной форме осуществления опорная область имеет параллельную к поперечному направлению опорную поверхность, состоит, в частности, из нее. Это дает технологические преимущества при общем выравнивании параллельности направляющей скольжения и качения, которое для предотвращения зажимных сил должно осуществляться с чрезвычайной точностью.
Для обеспечения достаточно высокой собственной жесткости направляющей скольжения предпочтительно, что поперечный размер опорной области, по меньшей мере, в три раза, по меньшей мере, в четыре раза, в частности, по меньшей мере, в пять раз больше, чем поперечный размер области качения.
При целесообразном применении направляющего устройства скалярное произведение из направления удаления и направления силы тяжести должно быть больше или равно нулю. Таким образом, обеспечивается, что сила тяжести подвижной части или закрепленных на ней частей, а именно через вызванные ими моменты, но не как непосредственная сила, может представлять противопоставленную удерживающей силе нагрузку.
Особенно предпочтительные формы осуществления касаются, во-первых, установки направления удаления ортогонально к направлению силы тяжести, то есть применения с вертикальной осью перемещения, а также применения направления удаления, проходящего параллельно к направлению силы тяжести, то есть с горизонтальной осью перемещения. Это позволяет подходящие возможности применения для горизонтальных и вертикальных салазочных устройств.
Как уже упоминалось выше, в частности, при применении с вертикальной осью перемещения требуемая удерживающая сила уже не во всех областях направляющей скольжения вызывается силами тяжести или моментами, вызываемыми силами тяжести. Отсюда является предпочтительным, что направляющее устройство удерживается при опосредованном через направляющую качения предварительным натяжением, которое способствует удерживающей силе. Этот вклад при необходимости должен быть локально достаточно большим, чтобы, например, удержать момент, вызываемый весящим, включая фрезерную головку, 3,5 тонн салазочным устройством. Для этого отдельные участки направляющей качения с помощью соответствующей подгонки области качения (направляющей качения) и колодок качения (направляющей колодки) с телами качения, к примеру шариками, предварительно натягиваться независимо друг от друга.
Для основной вариативности или для тонкой регулировки отдельных участков направляющей качения и смежных участков направляющей скольжения становится предпочтительным, что предварительное натяжение может регулироваться на любой протяженности. Для этого, в частности, предусмотрено применять монтажные пластины, которые соединяют направляющую качения со стационарной и/или подвижной частью и предпочтительно соединяют колодки качения с подвижной частью, причем монтажные пластины используются с подходящей толщиной материала. В этом случае предварительное натяжение может осуществляться через реализуемую, к примеру, с помощью шлифовки пластин тонкую регулировку. Модифицирующее зацепление с помощью монтажных пластин сказывается также на господствующем в направляющей качения напряжении. Касательно этого становится предпочтительным, что при модифицировании напряжения в направляющей качения перемещение осуществляется внутри допустимой для ее надежного функционирования области. Монтажные пластины могут быть встроены съемными и сменными. Регулируемость предварительного натяжения, таким образом, может выбираться локально различно. Другая возможность модифицирования предварительного натяжения/удерживающей силы заключена в подводе гидравлического давления в области направляющей скольжения, разумеется, только для уменьшающей удерживающую силу модификации для уменьшения сил трения при скольжении.
В целесообразной форме осуществления несущая балка образует опорную область (которая еще может включать наносимое на материал несущей балки скользящее покрытие), то есть опорная поверхность является в основном боковой поверхностью несущей балки, приданной подвижной части. На этой (такой же) несущей балке предпочтительно установлена направляющая качения, которая образует область качения, причем на подвижной части смонтирована подходящая для этого колодка качения (направляющая колодка) направляющей качения, в частности, через упомянутые выше монтажные пластины. Дальше является целесообразным установка направляющей качения на одинаковой высоте несущей балки как опорной поверхности, что облегчает при изготовлении и регулировании достижение требуемой параллельности направляющей качения и скольжения. Таким образом, в значительной мере могут предотвращаться повреждающие зажимные силы, и при изготовлении получаются только точно подлежащая обработке поверхность для направляющей качения и скольжения.
В этой связи остающееся отклонение от абсолютной параллельной установки обеих направляющих может компенсироваться с помощью колодок качения, находящихся в зацеплении с направляющей качения, посредством ее опирания на вспомогательной опоре. Для этого предусмотрено снабжение вспомогательной опоры предварительно заданной податливостью против направления опирания. Предпочтительно это реализуется с помощью того, что подходящим образом регулируется толщина материала вспомогательной опоры в направлении удаления и, в частности, снижение относительно толщины материала области подвижной части, окружающей вспомогательную опору в плоскости простирания. Вспомогательная опора в этом случае представляется в виде бокового фланца для основной части подвижной части, в частности, проходит профиль поверхности подвижной части, обращенной от стационарной части, ступеньку в поперечном направлении в переходе к/от вспомогательной опоры колодок качения.
Особо предпочтительно, что направляющее устройство имеет на обеих сторонах в поперечном направлении направляющую качения и скольжения. Она может быть выполнена симметричной относительно центральной оси, проходящей параллельно оси перемещения. Таким образом, даже в сравнительно больших подвижных частях может обеспечиваться надежное направляющее устройство с достаточной собственной жесткостью. Обе пары направляющей качения и скольжения простираются, таким образом, параллельно по обе стороны привода подвижной части.
В одной целесообразной форме осуществления область подвижной части, находящаяся в зацеплении, обеспечивающем качение, с областью качения, и область подвижной части, скользяще опертая на опорную область, разделена на расположенные вдоль оси перемещения и находящиеся друг от друга на расстоянии участки. Таким образом, может обеспечиваться удовлетворительная направляющая, которая имеет уменьшенные потери на трение, так как, если смотреть в направлении оси перемещения, в сплоченных участках снова имеет место направляющая качения и скольжения. Предпочтительно на каждой стороне реализовано два участка, причем области, приданные направляющей качения, в каждом участке могут реализоваться с помощью одной или нескольких колодок качения. Простирание опирающейся области и находящейся в зацеплении, обеспечивающем качение, области в направлении оси перемещения может выбираться одинаковым в части порядка величин, но может и отличаться в зависимости от ожидаемых удерживающих и нагружающих сил.
Наряду с направляющим устройством изобретение касается охраны еще и металлообрабатывающего станка с таким направляющим устройством с одним или несколькими описанными выше признаками. Для этого, в частности, задумана установка первых салазок в форме, например, основной стойки на неподвижной станине с первым направляющим устройством и на первых салазках установку вторых, в частности, вертикальных салазок со вторым предложенным в соответствии с изобретением направляющим устройством. К тому же также жестко соединенная со станиной вспомогательная стойка может иметь третье такое направляющее устройство с принудительным движением вертикальных салазок.
Краткое описание чертежей
Другие подробности, признаки и преимущества изобретения следуют из следующего ниже описания со ссылкой на прилагающиеся фигуры, на которых:
фиг.1 показывает вид в перспективе металлообрабатывающего станка,
фиг.2 показывает вид поперечного сечения по нижней части металлообрабатывающего станка,
фиг.3 - увеличенный вид области на фиг.2, и
фиг.4 - вид в перспективе вертикальных салазок из фиг.1.
На фиг.1 представлен металлообрабатывающий станок 10, в котором неоднократно использовано предложенное в соответствии с изобретением направляющее устройство. Металлообрабатывающий станок 10 разработан для обработки зубьев и может изготавливать, к примеру, зубья с помощью фрезерования или профильного фрезерования и также осуществлять финишную обработку зубьев инструментом из твердого сплава.
Срезанная по днищу станина 1 металлообрабатывающего станка, которая представлена только обрезанной, несет на своей стороне, обращенной от днища, две расположенных параллельно в радиальном направлении (х) направляющие планки 11, 13, на которых по отношению к станине 1 в радиальном направлении может перемещаться скользяще опирающаяся главная стойка 2. Для этого служит известным образом расположенная в пространстве между направляющими планками 11, 13 приводная система, которая, например, может состоять из сервомотора, радиально-упорного подшипника и шарико-винтовой пары. Направляющие планки 11, 13 являются частью соответствующей направляющей скольжения для главной стойки 2, которая благодаря своей высокой собственной жесткости способствует высокой общей жесткости линейной направляющей главной стойки 2. К тому же возникающая в направляющей скольжения сила трения, которая вызывается нормальной силой к направляющим планкам 11, 13, благодаря собственному весу главной стойки 2, создает демпфирование привода. Также при сильно изменяющихся, воздействующих на главную стойку 2 усилиях при обработке может осуществляться противодействие неконтролируемым колебаниям в системе.
В направляющем устройстве между станиной 1 и главной стойкой 2 в поперечном направлении (у), проходящем ортогонально к оси (х) перемещения, позади направляющей планки 11 предусмотрена проходящая параллельно к ней направляющая качения 12, которая установлена в поперечном направлении на высоте направляющей планки скольжения 11 на удлинении конструктивного элемента 1.1, образующего направляющую планки скольжения. На другой стороне главной стойки 2 в поперечном направлении (у) расположена направляющая качения 14, расположенная параллельно к направляющей скольжения, соответственно симметрично к стороне, обращенной на фиг.1 к смотрящему на (фиг.1). Направляющие качения 12, 14 являются составными частями линейных направляющих качения, которые надежно предотвращают отрыв главной стойки 2 от направляющих скольжения 11, 13 в случае статических или динамических опрокидывающих моментов, как ниже более подробно поясняется со ссылкой на фиг.2, и далее обеспечивают опирание в поперечном направлении (у).
Дополнительные элементы для направляющих качения 12, 14 по сторонам главной стойки представлены колодками 22.1, 22.2 и 24.1, 24.2, которые закреплены на сторонах главной стойки 2 относительно оси (х), соответственно одна впереди и одна сзади, и находятся в зацеплении, обеспечивающем качение, с направляющими качения 12, 14. На фиг.1 только задняя колодка 22.2 в направлении (х) перемещения снабжена позицией обозначения, колодка качения 22.1 находится на переднем конце (фиг.2), в то время как колодки качения, принадлежащие направляющей качения 14, на фиг.1 невидимы.
Прежде чем останавливаться на других деталях комбинированных направляющих скольжения и качения, описываются еще другие составные детали металлообрабатывающего станка 10. На главной стойке 2 расположены вертикальные салазки 3, которые могут перемещаться относительно ее в вертикальном направлении. Для ведения вертикальных салазок 3 по главной стойке 2 точно также предусмотрена комбинированная направляющая качения и скольжения, для чего на правой стороне на фиг.1, если смотреть в поперечном направлении (у), параллельно друг другу расположены поверхность скольжения (направляющая) 2.3 и направляющая качения 2.4, и соответствующие направляющие 2.1, 2.2 также предусмотрены на левой в направлении поперечного направления стороне. В остальном устройство из направляющей скольжения и направляющей качения в основном соответствует направляющей главной стойки 2 на станине 1, причем позднее при описании фиг.4 будет уделено внимание конструктивным изменениям.
Опять же на вертикальных салазках 3 с возможностью вращения установлено несущее фрезерную головку 9 и инструментальный шпиндель устройство, на которых могут закрепляться обрабатывающие инструменты. В представленном на фиг.1 положении ось инструментального шпинделя ориентирована в направлении (у). Приведенная на фиг.1 система координат хотя и поворачивается при вращении фрезерной головки с целью описания настоящего изобретения, однако приведенная система координат привлекается в качестве неподвижной по отношению к пространству относительной системы.
Подлежащая обработке деталь, здесь колесо 7 с торцевыми зубьями, закрепляется известным способом на столе 8 для обрабатываемой детали, который расположен в направлении оси (х) между главной стойкой 2 и задней стойкой 4. Задняя стойка 4 сама установлена неподвижно по отношению к станине 1 и несет другие вертикальные салазки, которые подобно вертикальным салазкам 3 движутся по двум параллельно расположенным комбинированным направляющим качения и скольжения на задней стойке 4.
На фиг.2 показано сечение колодки качения 22.1, и (на другой стороне) 24.1 - вид разреза, выполненный ортогонально к оси (х) перемещения главной стойки 2. Можно видеть соответственно параллельное, отстоящее на расстоянии устройство области 11, служащей в качестве направляющей скольжения, и направляющей качения 12, которая с обеих сторон охватывается колодкой качения 22.1, чтобы противостоять загружающим и опрокидывающим силам, которые так или иначе способствовали бы отрыву главной стойки 2 от поверхности скольжения 11.
В зависимости от положения центра тяжести главной стойки 2 помимо всего в этом случае от несущей ей частей действует позитивная удерживающая сила в области опорной области 11, на которую скользяще опирается опертая область 21.1. Если при обработке обрабатываемой детали 7 возникает усилие обработки, действующее в направлении (z), оно воспринимается обрабатывающим инструментом и в итоге прикладывается к главной стойке 2.
В главной стойке 2 возникает нагрузка на растяжение, которая приложена к поверхности, обозначенной на фиг.3 позицией А, и там прикладывается в качестве нагрузки с позитивной (z)-компонентой. Таким образом, эта нагрузка направлена от опорной поверхности 11, так как она прикладывается выше от нее. Эта потом распространяющаяся в направлении на станину 1 и находящуюся на ней опорную поверхность 11 действует в области обозначенной буквой В на растяжение, то есть противоположно относительно направления удаления (-z) и направления распространения нагрузки. Таким образом, нагрузка может надежно восприниматься. Одновременно опорная поверхность вдоль всей своей ширины в поперечном направлении (у) в полном объеме и прочно поддерживается станиной 1 и обеспечена достаточная (боковая) жесткость направляющей скольжения.
Направляющая качения 22.1, 12 находится под внутренним для направляющей качения собственным предварительным натяжением, которое способствует жесткости направляющей качения. К тому же с помощью крепления направляющей качения в соответствующих участках (22.1, 22.2, 24.1, 24.2) может создаваться накладывающееся на собственное предварительное натяжение внешнее предварительное натяжение, которое в зависимости от положения участка и ожидаемой там загрузки может способствовать усилию, с которым, к примеру, здесь опертая поверхность 21.1 (см. фиг.3) главной стойки, противоположная поверхности скольжения 11, оказывает давление на поверхность скольжения 11. Вследствие этого в схеме, эквивалентной пружине, изменяется нулевое положение пружины. Дальше повышается также сила трения, возникающая в направляющей качения при перемещении. Направляющая скольжения на этом участке состоит, таким образом, из расположенных напротив, простирающихся в (ху) плоскости поверхностей 11 и 21.1, а также установленного между этими поверхностями, способствующего формированию поверхностей скольжения покрытия 110 для скольжения, например SKC-покрытие 110. Силы, действующие на направляющую скольжения ортогонально к ее простиранию, складываются, таким образом, во-первых, из сил, возникающих по причине веса и распределения веса (центр тяжести) главной стойки и других действующих на соединенные с ней салазки и инструменты без возникающих при обработке обрабатываемой детали 7 сил, и сил, действующих вследствие внешнего предварительного натяжения. С настроечными пластинами 25, установленными между фиксатором 27 колодки качения и колодкой качения 22.1, которая привинчена к фиксатору 27 винтами 28, может регулироваться желательное внешнее предварительное натяжение и сверх того видоизменяться предварительное натяжение отдельного участка направляющей качения, здесь на фиг.3 участка (12, 22.1). Для этого настроечная пластина 25 перед ее установкой шлифуется до желательной толщины материала с учетом желательной удерживающей силы на направляющей скольжения (11, 110, 21.1).
Поверхность скольжения 11 представлена поверхностью цельной пластинчатой детали 1.1, обращенной к главной стойке 2, которая простирается в (х) и (у) направлении, и направляющая 12 установлена на высоте поверхности скольжения 11 на пластинчатой детали 1.1. Благодаря этому поверхность скольжения 11 и монтажная направляющая направляющей качения могут при изготовлении и регулировке направляющего устройства обрабатываться только как точно обрабатываемая поверхность, так что обеспечивается по возможности точная параллельность созданных поверхностями осей перемещения. Таким образом, существует только незначительная опасность зажима при зацеплении, обеспечивающем качение. Остающиеся отклонения этой параллельности могут иметь место вследствие того, что вспомогательная опора 27 колодок качения 22 имеет по отношению к силе, направленной прочь от поверхности скольжения 11 (то есть против направления удаления), желательную податливость. Это достигается с помощью того, что вспомогательная опора 27 образована в форме прикрепленного к салазкам (главная стойка или вертикальные салазки) фланца с очень малой толщиной материала.
Со стороны опорной поверхности 21.1, противоположной поверхности скольжения 11, которая простирается в направлении оси (х) перемещения примерно так далеко, как направляющая колодка 22.1, в покрытии для скольжения образованы еще смазочные канавки 210 для подвода смазочного средства. Однако опорные поверхности могут также простираться несколько за простирание соответственно смежной колодки качения или также иметь незначительную протяженность в направлении оси перемещения, которая в каждом участке может выбираться индивидуально, благодаря чему может регулироваться локально различная жесткость. Между скользяще опертой поверхностью 21.1 и соответствующей скользяще опертой поверхностью 21.2, предназначенной колодке качения 22.2, которая невидима на фигурах, главная стойка расположена на расстоянии, к примеру, с помощью абразивной очистки от поверхности скольжения 11. В этой области нет никакой направляющей скольжения.
На фиг.4 в увеличенном изображении представлена сторона вертикальных салазок 3, обращенная к главной стойке 2. Вертикальные салазки 3 простираются, таким образом, по отношению к главной стойке 2 вдоль своей оси (z) и поперечной оси (у), так что плоскость (y)-(z) является их плоскостью простирания, независимо от того, что отдельные области вертикальных салазок 3 выдаются из, например, плоскости (y)-(z), в которой расположены скользяще опертые области 31.1, 31.2, 33.1, 33.2.
На стороне вертикальных салазок 3 (подвижной части) по обеим сторонам винтовой передачи параллельно и на одинаковой высоте в направлении удаления расположена направляющая скольжения (2, 1/31, 2.3/33), и относящаяся к этому часть направляющей скольжения образовывается скользяще опертыми областями 31.1, 31.2, 33.1 и 33.2. В поперечном направлении (у) вне этих скользяще опертых областей параллельно оси (z) перемещения расположены колодки качения, которые образуют составляющую направляющей качения со стороны подвижной части. Колодки качения 34.1, 34.2 и 34.3 находятся в зацеплении, обеспечивающем качение, с показанной на фиг.1 направляющей качения 2.4, в то время как скользяще опертые области 33.1 и 33.2 находятся в зацеплении, обеспечивающем скольжение, с показанной на фиг.1 опорной поверхностью или опорной направляющей 2.3.
Если смотреть в направлении оси (z) перемещения, между колодками качения 34.1 и 34.2, а также опертыми областями 33.1 и 33.2 не имеет места никакое зацепление, обеспечивающее качение соответственно скольжение, чтобы иметь небольшие потери на трение при достаточной устойчивости и жесткости направляющей. В равной степени это относится к другой стороне вертикальных салазок 3 в поперечном направлении (у).
Принимая во внимание представленное на фиг.1 положение расположенных с возможностью вращения на вертикальных салазках 3 осевых салазок вместе с фрезерной головкой, инструментальным шпинделем и инструментом, положение центра тяжести висящего на вертикальных салазках 3 всего устройства таково, что без сил, связанных с обработкой, возникает удерживающий момент, который в областях направляющей качения и скольжения, показанных на фиг.4, в нижней области создает силу сжатия и, таким образом, способствует удерживающей силе, в то время как он относительно верхних на фиг.4 областей направляющей качения и скольжения действует как сила растяжения, так что в этой области удерживающая сила, необходимая для сохранения направляющих скольжения 2.3, 33.2 и 2.1, 31.1, должна обеспечиваться с помощью предварительного натяжения. Оно создается направляющими качения 2,4, 34.2, 34.3 и соответственно на другой стороне 2.2, 32.2, 32.3 благодаря его модифицированному через внешнее предварительное натяжение собственному предварительному натяжению.
Нагрузка на металлообрабатывающий станок 10, возникающая без сил, связанных с обработкой, в этой верхней области (2.4, 34.2, 34.3) соответственно самая большая. В связи с этим предварительное натяжение, установленное в верхнем участке направляющей качения, больше, чем в нижнем участке, и реализуется в этом примере осуществления с помощью двух расположенных друг за другом колодок качения 34.2 и 34.3, на другой стороне соответственно с помощью колодок качения 32.2 и 32.3. Согласно изобретению предпочтительно предусмотрено, что длина области зацепления для качения на участке, испытывающем увеличенные нагрузки, на 30% или больше, предпочтительно 60% или больше, в частности, 100% или больше и должна устанавливаться больше, чем длина направляющей качения в направлении оси перемещения в менее нагруженном участке, что, например, реализуется с помощью большого количества колодок качения (тележек). В качестве альтернативы и/или дополнительно может увеличиваться эффективное плечо рычага, то есть расстояние от общего центра тяжести из подвижной части и из несущего ее устройства до места установки колодки качения. Выбор более высокого собственного предварительного натяжения по причине обусловленной этим более высокой собственной жесткости ведет к более высокой нагрузке на пару качения и соответственно более высокому износу. Отсюда возможность выбора собственного предварительного натяжения направляющей качения в более сильно нагруженном участке на 30% или больше, предпочтительно 60% больше, чем собственное предварительное натяжение в менее нагруженном участке, к примеру на до 30-60%, является менее предпочтительным вариантом.
Уже описанные настроечные пластины на фиг.4 обозначены позициями 35.1, 35.2, а также на другой стороне позициями 36.1 и 36.2. Предусмотренные на верхнем участке настроечные пластины 35.2 и 36.2 могли бы быть точно также еще и разделены, так что каждой из расположенных в верхнем участке колодок качения для индивидуальной регулируемости в каждом участке может придаваться собственная пластина. Другая возможность модификации и кроме этого удерживающих сил на отдельных участках локально независимо друг от друга, заключается в применении гидравлического давления, для чего в обозначенных 41, 43 областях выходит трубопровод рабочей жидкости. Это в вертикальных салазках 3 реализуется в нижних опертых поверхностях, в главной стойке 2 в близких к обрабатываемой детали опертых участках. Дальше на фиг.4 видно, что на стороне их вспомогательной опоры, обращенной от колодок 32, 34 качения, материал снят с основной части вертикальных салазок 3, вследствие чего возникли ступени 38 и 39. Это изъятие материала осуществляется при настройке на желательную податливость вспомогательной опоры для колодок качения против направления удаления (х), чтобы при остающихся отклонениях от совершенно параллельно расположенной направляющей качения и скольжения с помощью уравновешивающих сил, выравнивающих направляющую качения, противопоставлять более низкому сопротивлению, так что может надежно предотвращаться отрицательно влияющая на направляющую зажимная сила.
Изобретение не ограничено представленными указанными выше, перечисленными в отдельности признаками. Напротив, признаки, раскрытые в указанном выше описании, а также пунктах формулы изобретения, как отдельно, так и в любой комбинации, могут быть значимы для осуществления изобретения в его различных формах.