​Системы смазывания станков с ЧПУ

Продолжаем публикацию материалов из учебного пособия «Металлорежущие станки с ЧПУ» под редакцией В.Б. Мещерякова. На этот раз разберем системы смазывания деталей и узлов станков с ЧПУ.

Система смазывания предназначена для подачи, дозирования и распределения смазочного материала в узлах станка, а также контроля и управления процессом смазывания. От эффективности действия этой системы зависят такие важнейшие показатели качества работы станков, как точность, долговечность, экономичность, бесшумность.

Смазыванию подлежат подшипники, направляющие, зубчатые и червячные передачи, муфты, шарнирные соединения и другие узлы.

Основные функции смазочного материала заключаются:

• в обеспечении низкого трения;
• отводе теплоты от трущихся поверхностей, в том числе вследствие большей теплоемкости масла, чем металлов;
• удалении продуктов износа из зоны трения и предотвращении попадания инородных частиц в зазор между поверхностями трения;
• защите деталей от коррозии (минеральные масла).

По физическому состоянию смазочные материалы можно разделить на жидкие (основные), пластичные и твердые. В качестве жидкого смазочного материала в большинстве случаев применяют масла на минеральной основе. Их используют для смазывания, охлаждения, переноса теплоты, в качестве рабочих жидкостей для гидравлических систем и др.

Пластичные смазочные материалы имеют в своем составе 75–95% минеральных масел, 5–20% загустителя, образующего «каркас», в котором удерживается минеральное масло, и 0–5% присадок.

Пластичные смазочные материалы в станках используют в основном для смазывания подшипников, тихоходных зубчатых передач, где имеется плохая герметизация.

В качестве пластичных смазочных материалов применяют:

• солидол синтетический — наиболее массовый сорт антифрикционных смазочных материалов. Его недостаток — низкая механическая стабильность (сопротивляемость вытеканию из зоны смазывания). Синтетический солидол плохо совместим с другими смазочными материалами;
• графитую мазь, которая применяется в тихоходных механизмах, открытых передачах;
• многоцелевые смазочные материалы, среди которых широкое распространение получила мазь Литол-24, используемая в узлах трения всех типов;
• термостойкий кальциевый смазочный материал Циатим-221. Однако эта мазь при трении скольжения имеет плохие противоизносные свойства, поэтому рекомендуется только для подшипников качения (в шпинделях);
• тугоплавкий смазочный материал Циатим-203, который применяется в нагруженных узлах трения;
• смазочный материал Циатим-202 для смазывания электромеханических приборов, а также подшипников скоростных шпинделей, небольших зубчатых передач. Для подшипников скоростных шпинделей применяют также смазочные материалы Циатим-221 и ВНИИНП-223.

В тех случаях, когда обычные смазочные материалы применять нежелательно (в вакууме, при больших нагрузках и низких скоростях), применяют твердые смазочные материалы, характеризующиеся высокой теплостойкостью. Отличительной особенностью твердых смазочных материалов является отсутствие способности самовосстановления при разрушении смазочной пленки.

Твердые смазочные материалы (графит, дисульфит молибдена и др.) характеризуются широким диапазоном рабочей температуры, высокой нагрузочной способностью, большой долговечностью, они не нуждаются в системах подачи смазочного материала и уплотнениях. Недостаток смазывания этими материалами — отсутствие отвода теплоты смазочным материалом и более высокое трение поверхностей, чем при применении жидких масел.

Многие свойства современных масел достигаются введением в них химических веществ (присадок), без которых масла не могли бы удовлетворять современным требованиям (противозадирные свойства, вязкостно-температурные характеристики и т.п.).

В зависимости от условий работы рекомендуется применять следующие смазочные материалы:

• при высоких нагрузках и низких скоростях — вязкие масла (пластичные, твердые);
• при высоких скоростях — высококачественные масла с низкой вязкостью;
• при высоких температурах — жидкие масла с присадками, твердые смазочные материалы;
• во избежание загрязнений и образования шлама — высококачественные масла, пластичные и твердые смазочные материалы.

Системы для смазывания представляют собой совокупность устройств, обеспечивающих своевременную подачу, распределение и подвод требуемого количества смазочного материала к поверхностям трения, а также возврат его в смазочный бак. Системы должны обеспечить также хранение и очистку смазочного материала, контроль его поступления, предотвращение аварии оборудования при прекращении подачи смазочного материала, управление режимом смазывания.

Основные требования, предъявляемые к системам смазывания станков, определяются их назначением:

• обеспечение подачи смазочного материала к большому числу трущихся пар от одной системы (централизованные системы);
• применение автоматически действующих устройств для подачи и распределения смазочного материала, осуществление цикла смазывания, контроля за его подачей, защиты и сигнализации о неисправностях;
• возможность регулирования количества (дозы) смазочного материала, подаваемого к точкам смазывания, поскольку недостаточное или обильное смазывание может ухудшать условия работы пар трения;
• повышение надежности работы отдельных элементов системы (насосов, масленок, фильтров, маслопроводов и др.);
• применение устройств эффективной очистки смазочного материала;
• удобство и экономичность эксплуатации.

Подача смазочных масел и материалов к трущимся поверхностям осуществляется различными способами: самотеком — под действием сил тяжести (непрерывное смазывание); фитилями и пористыми втулками (фитильное смазывание) и использованием силы капиллярного давления; погружением вращающихся деталей в масляную ванну (смазывание погружением); принудительно (смазывание под давлением, создаваемым насосами, пружинами и мускульной силой); разбрызгиванием и распылением (например, масляным туманом, создаваемым сжатым воздухом).

По условиям подачи и использования смазочного материала системы смазывания делят на проточные и циркуляционные. В проточных системах смазочный материал подается к трущимся поверхностям дозами (одноразовое проточное смазывание). Он используется в работе один раз и в резервуар системы не возвращается. В циркуляционных системах применяют только жидкие смазочные материалы, циркулирующие многократно между объектами смазывания и резервуаром. Смазочный материал, поступающий в резервуар для повторной подачи, подвергается тщательной очистке.

Контроль подачи смазочного материала осуществляется визуально, обычно с помощью маслоуказателей (глазков), или автоматически, с помощью реле контроля подачи, реле давления, реле уровня и других приборов.

В зависимости от характера поступления смазочного материала к местам смазывания различают системы непрерывного и периодического смазывания.

Смазывание всех точек может осуществляться одновременно или последовательно. Во втором случае смазочный материал подается только периодически. К системам непрерывного смазывания относят системы дроссельного регулирования и системы аэрозольного смазывания (или смазывания масляным туманом). В системах периодического смазывания регулирование подачи смазочного материала может осуществляться любым способом.

В современных станках все шире применяются централизованные смазывающие системы для дозирования подачи в заданных количествах смазочных материалов (пластичных и жидких) к двум и более точкам трущихся пар узлов и механизмов.

Широко применяются системы непрерывной подачи смазочного материала самотеком либо под давлением. Смазочный материал подается к трущимся поверхностям капельными масленками, различными кольцами, разбрызгивателями, роликами и т.п. Непрерывная смазка под давлением нашла свое применение при смазке ответственных передач, крупных подшипников, а также гидростатических опор.

Для узлов, работающих периодически, с малыми зазорами, в труднодоступных местах, смазочный материал подают под давлением одноплунжерными насосами с ручным или периодически действующим механическим приводом.

В последние годы широко используется метод смазывания трущихся поверхностей аэрозолями — масляным туманом, при котором распыленное на мельчайшие частицы в струе сжатого газа масло переносится к трущимся парам и, осаждаясь на них, смазывает подвижные части.

Для смазки подшипников шпинделей наряду с известными способами (разбрызгиванием, циркуляционной и капельной смазкой, масляным туманом) применяют новый способ — масловоздушную смазку.

Поступающее из дозирующего устройства масло распределяется в непрерывном воздушном потоке по стенкам трубопровода и «ползет» вдоль него. В конце через дюзы масло поступает в подшипники шпинделя. В опоре шпинделя при описанной системе смазки образуется избыточное давление, защищающее опору от проникновения пыли, грязи и т.п. Вытекающее из подшипников масло сливается через отверстие достаточно большого диаметра. Подвод масловоздушной смазки к каждому подшипнику производится от отдельного дозатора и через отдельный трубопровод. Дозирующие устройства должны быть регулируемыми и подавать в систему точно установленный объем масла. Трубопроводы должны быть достаточно длинными (минимум 0,5 м), с тем чтобы масло имело время распределиться по стенкам трубопровода и непрерывно в очень малом объеме вытекало из дюзы в подшипник. Подача воздуха должна быть такой же, как для смазки масляным туманом.

Очистка масел необходима для устранения как возможного начального загрязнения системы, так и механических примесей, образующихся в процессе работы в результате износа деталей, коррозии и попадания частиц извне. Очистка производится в отстойниках, фильтрами, магнитными уловителями и центрифугами.

Для очистки от крупных частиц, как правило, достаточно отстаивания масла в течение восьми часов в резервуаре (корпусе, баке, картере) в покое или при медленной циркуляции.

Для отделения мелких и легких частиц применяют фильтры с щелями между пластинами или витками проволоки, металлические и тканевые сетки, бумагу, картон, войлок, фетр и другие волокнистые материалы.