Вимоги до матеріалів напрямних
До матеріалів напрямних висувають такі технічні вимоги.
- Зносостійкість. Знос напрямних визначає їх працездатність і збереження точності протягом необхідного періоду експлуатації.
- Мала величина коефіцієнта тертя спокою і незначна його залежність від тривалості нерухомого контакту, мала величина коефіцієнта тертя руху, близькість його за величиною до коефіцієнта тертя спокою і невелика залежність від швидкості руху.
- Стабільність розмірів у часі від дії внутрішніх напружень і стійкість до теплових навантажень, впливу вологи, масел, слабких кислот і лугів.
- Достатня жорсткість з урахуванням можливого зниження її за рахунок додаткових стиків у накладних направляючих і при використанні пластмас підвищеної податливості.
- Добре обробляється для досягнення необхідних точності і шорсткості поверхні.
- Економічні показники, які визначають із зіставлення витрат на виготовлення напрямних підвищеного технічного рівня і економії, отриманої від цього.
Пару тертя ковзання найчастіше комплектують з різнорідних матеріалів, що мають різні склади, структуру і твердість; цим усувають загрозу небезпечної аварійної ситуації - схоплювання. Напрямні станин виготовляють з більш зносостійких і твердих матеріалів, ніж напрямні рухомих вузлів. За рахунок цього досягають більш тривалого збереження точності, так як вона визначається в основному точністю довших напрямних станин.
Групи матеріалів
Матеріали, що застосовуються для напрямних ковзання верстатів, ділять на три групи: зміцнені стали і чавуни, кольорові метали, пластмаси.
Використання чавуну
Чавунні загартовані напрямні найчастіше виготовляють з чавуну СЧ20, СЧ 25, СЧ 30 за одне ціле. Нагрівання при загартуванню здійснюють струмами високої частоти або газополуменевим методом. Накладні напрямні виготовляють з наступних зміцнених матеріалів: цементованих і загартованих сталей 20Х і 18ХГТ; високовуглецевих хромистих загартованих сталей ШХ15, ШХ15СГ, ХВГ, 9ХС, 7ХГ2В, 8ХФ; азотованих сталей 38ХМЮА, 40ХФ, 30ХН2МА, легованих і модифікованих загартованих чавунів СЧ 30 з твердістю під загартування не менше НВ 170. Твердість загартованих чавунних напрямних HRC 48-53, твердість сталевих HRC 58-62.
Використання кольорових сплавів
З кольорових сплавів використовують для напрямних рухомих елементів бронзи і цинкові сплави. Найкращі результати по зносостійкості, відсутності задирів і рівномірності подачі дають алюмінієва бронза Бр АМц9-2 і цинковий сплав ЦАМ 10-5, що працюють в парі зі сталевими і чавунними напрямними. Недоліком сплаву ЦАМ 10-5 є невисока зносостійкість при абразивному зношуванні, в зв'язку з чим напрямні з цим матеріалом вимагають гарного захисту.
Використання пластмас
Пластмаси використовують для напрямних рухомих вузлів деяких верстатів з ЧПУ. Позитивні властивості пластмас - сприятливі характеристики тертя, що сприяють рівномірності переміщення рухомих пристроїв при малих швидкостях, відсутність явища схоплювання. Однак більшість пластмас не мають достатньої жорсткості і необхідної стійкості до дії теплових навантажень, вологи, масла, слабких лугів і кислот. У верстатах використовують фторопласт, наклеюється у вигляді стрічки, наповнений фторопласт з бронзовим наповнювачем і композиційні матеріали на основі епоксидних смол з присадками дисульфіду молібдену, графіту і неметалевих наповнювачів.
Використання композиційних матеріалів
Композиційні матеріали характеризуються також високою технологічністю, так як дозволяють виготовити напрямні столів і кареток без подальшої механічної обробки. Безпосередньо перед нанесенням на поверхню готують із спеціальних компонентів (смоли, порошків, пластифікатора і затверджувача) пастообразную мастику, якою покривають напрямні. Каретку або стіл з нанесеною мастикою укладають безпосередньо на напрямні вивіреної за рівнем станини, на які для запобігання прилипання напилюв тонкий розділовий шар воскового покриття або тонкий шар мастила. Час затвердіння становить кілька годин. При необхідності таке пластмасове покриття може бути оброблено різанням (струганням, фрезеруванням, шліфуванням, шабрением).