Шарико-винтовая передача движения

Точность ШВП

Высокоточные винты обычно дают погрешность порядка 1-3 микрон на 300 мм хода, и даже точнее. Заготовки под такие винты получают грубой механоообработкой, затем заготовки закаливаются и шлифуются до кондиции. Три шага строго обязательны, т.к. температурная обработка сильно меняет поверхность ШВП.

Hard-whirling это сравнительно новая технология металлообработки, которая минимизирует нагрев заготовки в процессе, и может произвести точные винты из закаленной заготовки. Инструментальные винты ШВП обычно достигают точности 250 нм на сантиметр. Они изготавливаются фрезеровкой и шлифовкой на сверхточном оборудовании с контролем специализированным оборудованием субмикронной точности. Аналогичным оборудованием оснащены линии по производству линз и зеркал. Такие винты обычно изготавливаются из Инвара или других инварных сплавов, чтобы минимизировать погрешность, вносимую тепловым расширением винта.

Стоит ли брать брендовые изделия?

Практика показала, что знаменитые производители также имеют процент бракованной продукции. Но он, конечно, гораздо ниже. Однако если понимать отличительные признаки некачественного товара, то можно покупать ШВП-аналоги. Проверенные фирмы могут предоставить товар не хуже брендовых и по точности и жесткости.

Однако часто эксперименты обходятся дороже затрат на оплату качественного товара при сложном техническом восстановлении процесса производства после ремонта. На маленький станок можно купить аналоги корейских или китайских компаний, но для массивного многоосевого управляющего центра требуется деталь надежная. Узнать о качестве любой продукции можно по отзывам покупателей.

Недоверие у потребителей вызывают новые фирмы-производители, не имеющие опыта в изготовлении такой продукции. Для оценки таких участников рынка прибегают к сравнению характеристик товара. Изначально в стоимость любой ШВП заложена минимальная цифра. Если товар дешевле, то он физически не может отвечать заявленным показателям. Поэтому погоня за экономией должна быть разумной.

Системы рециркуляции шариков

Подшипниковые шарики циркулируют в каналах резьбы гайки и беговых дорожек винта. Если не направлять шарик после окончания его путешествия, шарики просто вываливались бы из гайки наружу после достижения конца дорожки, поэтому в ШВП применяются несколько систем возврата шариков к началу дороже – систем рециркуляции.

Внешняя система используется металлическую трубку, которая соединяет вход и выход из канала гайки. Выходящие шарики попадают в трубку, и проталкиваемые последующими, следуют ко входу. Внутренняя система подразумевает нарезку аналогичного канала внутри гайки, шарики, выходящие из гайки, направляются специальной накладкой в просверленный канал, на выходе из канала аналогичная накладка переправляет шарики на вход беговой дорожки. Очень также распространен вариант, когда шарики циркулируют по нескольким закольцованным каналам, где возврат обеспечивается специальной заглушкой.

Системы рециркуляции шариков

Подшипниковые шарики циркулируют в каналах резьбы гайки и беговых дорожек винта. Если не направлять шарик после окончания его путешествия, шарики просто вываливались бы из гайки наружу после достижения конца дорожки, поэтому в ШВП применяются несколько систем возврата шариков к началу дороже — систем рециркуляции.

Внешняя система используется металлическую трубку, которая соединяет вход и выход из канала гайки. Выходящие шарики попадают в трубку, и проталкиваемые последующими, следуют ко входу. Внутренняя система подразумевает нарезку аналогичного канала внутри гайки, шарики, выходящие из гайки, направляются специальной накладкой в просверленный канал, на выходе из канала аналогичная накладка переправляет шарики на вход беговой дорожки. Очень также распространен вариант, когда шарики циркулируют по нескольким закольцованным каналам, где возврат обеспечивается специальной заглушкой. DARXTON

Допускаемая экономия

Для сохранения бюджета используется дробление ШВП на детали. ЧПУ-станки всегда являются полностью разборными для замены самой мелкой запчасти. Однако перед проведением демонтажных работ следует ознакомиться с предложениями на рынке.

Если существует возможность поставки отдельной запчасти, что встречается нечасто, то можно извлечь деталь. Однако бывает дешевле купить ШВП полностью, чтобы обеспечить заводскую точность подгонки составляющих и сохранить гарантию на продукцию.

Бывает, что ШВП уже имеет запас прочности, который часто так и не используется. Поэтому допускается устанавливать подшипниковые пары заниженной жесткости. Но если продавец посчитает условия работы узла неудовлетворительными, то он может не дать гарантию либо снизит сроки ее действия.

Резьба и расчет

Кроме того, что существует несколько видов системы, имеется также несколько типов резьбы для гайки и винта. Если необходимо обеспечить наименьшее трение между деталями, то используется прямоугольный вид

Однако тут очень важно отметить, что технологичность этого типа соединения довольно низкая. Другими словами, нарезать такую резьбу на резьбофрезерном станке невозможно

Если сравнивать прочность прямоугольной и трапецеидальной резьбы, то первая значительно проигрывает. Из-за этого распространение и использование прямоугольной резьбы в винтовой передаче сильно ограничено.

По этим причинам, основным типом, который используется для устройства передаточных винтов, стала трапецеидальная резьба. У того типа имеется три вида шага — мелкий, средний, крупный. Наибольшую популярность заслужила система со средним шагом.

Расчет винтовой передачи сводится к расчету передаточного соотношения. Формула выглядит следующим образом: U=C/L=pd/pK. С — это длина окружности, L — ход винта, p — шаг винта, K — число заходов винта.

Ходовая часть.

Каретка «Х»

Состоит из двух частей, каждая из которых, имеет две опоры для направляющих, собранных на алюминиевом уголке 30х50х5 (мм) закрепленного на плите.

Каретка «Z»

Состоит из двух опор, скрепленных двумя направляющими, по которым движется кронштейн для шпинделя станка.

Ходовая часть в сборе.

На каретки установим трансмиссии. На зубчатые шкивы – зубчатый ремень.

Максимально закроем все движущие части станка защитными кожухами и получим вот такой вариант.

Как видим, собрать ЧПУ станок своими руками не так и сложно. Просто необходимо разработать чертежи, либо заказать готовые.

А теперь, посмотрим как это работает.

Дополнительно, можно ознакомиться с построением аналогичного самодельного станка.

Функциональное предназначение и устройство

Вид профиля впадины винт-гайка: а) арочный контур б) радиусный контур

Цель рассматриваемого механизма состоит в том, чтобы преобразовать вращательное движение привода в прямолинейное перемещение рабочего объекта. Передача состоит из двух составных частей: ходового винта и гайки.

Винт изготавливается из высокопрочных сталей марок 8ХФ, 8ХФВД, ХВГ, подвергнутых индукционной закалке, или 20Х3МВФ с азотированием. Резьба выполнена в форме спиральной канавки полукруглого или треугольного сечения. В зависимости от условий работы винта профиль впадины может иметь несколько исполнений. Наиболее часто применяется арочный или радиусный контур.

Охватывающая деталь — гайка является составным узлом. Она имеет сложное устройство. Обычно представляет собой корпус, в котором расположены два вкладыша с такими же канавками, как и у ходового винта. Материал вкладных деталей: объемно закаливаемая сталь марки ХВГ, цементируемые стали 12ХН3А, 12Х2Н4А, 18ХГТ. Вставки устанавливают таким образом, чтобы после сборки обеспечить предварительный натяг в системе винт-гайка.

Внутри винтовых канавок размещаются закаленные стальные шарики, изготовленные из стали ШХ15, которые при работе передачи циркулируют по замкнутой траектории. Для этого внутри корпуса гайки имеются несколько обводных каналов, выполненных в виде трубок, соединяющих витки гайки. Длина их может быть различной, то есть шарики могут возвращаться через один, два витка, или в конце гайки. Наиболее распространенным является возврат на смежный виток (система DIN).

Использование ШВП

Чтобы добиться длительного срока службы шариковой винтовой передачи, необходимо следовать правилам эксплуатации этой системы

Чтобы она смогла на должном уровне сохранить все свои показатели, в том числе и точность, очень важно следить за чистотой рабочего пространства устройства. На работающую пару не должны попадать такие абразивные частицы, как пыль, стружка и т.д

Чаще всего такие проблемы решается тем, что на винт с гайкой устанавливают гофрозащиту из резиновых или полимерных материалов. Это полностью исключает возможность загрязнения. Если система работает в открытом режиме, то эту задачу можно решить и другим путем. В таких случаях монтируется компрессор, который под высоким давлением подает очищенный воздух на работающую пару.

Так как система работает по принципу трения качения, то появляется возможность предварительного натяга, которая позволяет убрать ненужный люфт передачи. Люфт – это зазор, который образуется между вращательным и поступательным движением в тот момент, когда оно меняет свое направление.

Устройство и виды

В настоящее время имеется два основных устройства системы. Первый ее тип содержит неподвижную гайку и подвижный винт, а второй тип, наоборот, имеет подвижную гайку и неподвижный винт. К первой категории устройств можно отнести винтовой домкрат, а вторая группа используется, например, в ходовых винтах станков и в других устройствах.

Существует также несколько видов винтовых передач:

  • Система скольжения.
  • Система качения, характеризующаяся тем, что гайка имеет канавки, в которые помещаются шарики.
  • Планетарные роликовые передачи, считающиеся довольно перспективными, так как отличаются высокой точностью и жесткостью.
  • Волновой вид передачи, он отличается довольно малыми поступательными движениями.
  • Гидростатическая винтовая передача, характеризующаяся малой степенью трения, малым износом и довольно высокой точностью.

Какие лучше выбрать?

ШВП станков ЧПУ бюджетного варианта выбираются катаного типа. Они не уступают в точности более дорогостоящим, но запас срока службы у таких видов невысокий. Если требуется большая точность, то покупают подшипниковые пары шлифованные.

При большой нагрузке на ось рекомендуется выбирать особый вид, позволяющий выдерживать даже механические удары об инструмент. В них закладывается троекратный запас прочности по сравнению с обычными ШВП для ЧПУ. В СПб имеются аналогичные предложения для каждого вида станка. Однако не все модели имеются в наличии, потребуется время на доставку.

В продаже также можно найти комплектующие к ШВП узлам ранних выпусков. Для упрощения процедуры ремонта имеются уже собранные конструкции: суппорты серийных моделей станков. Для облегчения выбора подшипникового узла у дилеров продукции есть специалисты, способные рассчитать основные параметры изделия. На проданную единицу всегда даются гарантия и рекомендации по обслуживанию.

Классификация

Во время изготовления шарико винтовой передачи используют очень разные технологии. В зависимости от их свойств выделяют такие варианты конструкций:

    1. Катанные получаются при использовании метода холодной катки. В основном, аналогичная технология отличается небольшими расходами при ее использовании. Благодаря этому соотношение качества и стоимости максимально высокое, то точность приобретаемых изделий невысокая.
    2. Шлифованные – прецизионные изделия, которые после нарезания резьбы и закалки подвержены шлифованию. Благодаря этому обеспечивается большая степень гладкости. Большинство изделий из данной группы отличается очень высокой точностью. Впрочем, процесс закалки и шлифовки определяет значительное увеличение стоимости изделия.

Виды шарико-винтовой передачи

  1. Провести классификацию также можно по особенностям конструкции:
  1. Во время изготовления типовой шарико винтовой пары используются нормы DIN .
  2. Прецизионные получают путем использования технологии шлифования. Конструкция состоит из одной или 2-ух гаек, которые заранее натягивают.
  3. Бывают варианты выполнения, полученные шлифованием, с сепаратором. Аналогичная конструкция отличается наличием конструкции, благодаря которой обеспечивается возврат шариков в первое положение.
  4. Шарико винтовая передача с вращающейся гайкой имеет встроенный подшипник, который обеспечивает точное перемещение подвижного элемента.
  5. В рассматриваемую категорию также включается шлицевой вал с втулками шарикового типа. Аналогичная шарико винтовая конструкция отличается компактностью и легкостью монтажа.
  6. Вариант выполнения консольного типа. Используется в случае, когда потребуется небольшая передача.

Аналогичная классификация принимается во внимание при подборе необходимой конструкции

Классификация

При изготовлении шарико винтовой передачи могут применяться самые различные технологии. В зависимости от их особенностей выделяют следующие виды конструкций:

  1. Катанные получаются при применении метода холодной катки. Как правило, подобная технология характеризуется меньшими затратами при ее применении. За счет этого соотношение цены и качества максимально высокое, то точность получаемых изделий низкая.
  2. Шлифованные – прецизионные изделия, которые после нарезания резьбы и закалки подвергаются шлифованию. За счет этого обеспечивается высокая степень гладкости. Большинство изделий из этой группы характеризуется повышенной точностью. Однако, процесс закалки и шлифования определяет существенное повышение стоимости изделия.

Виды шарико-винтовой передачи

  1. Провести классификацию также можно по конструктивным особенностям:
  1. При изготовлении стандартной шарико винтовой пары применяются стандарты DIN.
  2. Прецизионные получают путем применения технологии шлифования. Конструкция может состоять из одной или двух гаек, которые предварительно натягивают.
  3. Есть варианты исполнения, полученные шлифованием, с сепаратором. Подобная конструкция характеризуется наличием конструкции, за счет которой обеспечивается возврат шариков в начальное положение.
  4. Шарико винтовая передача с вращающейся гайкой имеет встроенный подшипник, который обеспечивает точное перемещение подвижного элемента.
  5. В рассматриваемую категорию также включается шлицевой вал с втулками шарикового типа. Подобная шарико винтовая конструкция характеризуется компактностью и простотой монтажа.
  6. Вариант исполнения консольного типа. Применяется в случае, когда требуется компактная передача.

Подобная классификация учитывается при выборе требуемой конструкции.

Характеристики ШВП для оборудования с ЧПУ

Как раньше было отмечено, очень часто рассматриваемый привод используется для обеспечения хорошей работы станка ЧПУ. Ключевыми свойствами можно назвать такие моменты:

Протяженность ходового стержня. Как говорит практика, во многих случаях достаточно стержня длиной около 2-х метров. Очень нежелательно проводить установку варианта выполнения с большой длиной, так как оказываемая нагрузка будет причиной деформации и снижения ключевых рабочих свойств.
Линейное скоростное передвижение

При изготовлении станков с числовым программным управлением уделяют внимание тому, чтобы важные элементы перемещались с большой скоростью. Благодаря этому значительно увеличивается КПД и скорость обработки, а еще становится шире область использования устройства.
Наиболее основными параметрами можно назвать диаметр и шаг винта

Конкретно данные характеристики формируют то, какая нагрузка может оказываться на устройство.
При изготовлении довольно достаточно внимания уделяют точности. Данный показатель может варьировать в диапазоне от С1 до С10.

Мотор может передавать вращение напрямую или через предохранительные детали, например, специализированные муфты. Они дают возможность значительно уменьшить вероятность возникновения недостатков.

Критическая скорость вращения шарикового винта

Как и у любого торсионного вала, у шарикового винта есть критическая скорость, которая является гармоническим колебанием.
Постоянное вращение шарикового винта в диапазоне критической скорости сократит период эксплуатации, и может повлиять на производительность машины.
Критическая скорость является функциональной зависимостью диаметра,
длины шарикового винта и конфигурации монтажа. Осевой зазор гайки не оказывает влияние на критическую скорость nk.

Операционная скорость не должна превышать 80% от критической скорости. Формула ниже для подсчета допустимой скорости nkzyl учитывает
этот фактор безопасности 0,8.

,где

Nk – критическая скорость (число оборотов в минуту)

Nkzyl – рабочая скорость вращения (число оборотов в минуту)

α – фактор безопасности (=0,8)

E – модуль эластичности (E=2,06*105 Н/мм2)

l – геометрический момент инерции (мм2)

d2 – диаметр стержня шарикового винта (мм)

γ – специфическая плотность материала (7,6*10 -5 Н/мм3)

g – постоянная величина земной гравитации (9,8*10 3 мм/с2)

А – поперечное сечение шарикового винта (мм2)

lk – неподдерживаемая длина между двумя корпусами

f – фактор коррекции по монтажу

Плавающий – плавающийλ=3.14f=9.7
Жесткий – плавающийλ=3.927f=15.1
Жесткий – жесткийλ=4.730f=21.9
Жесткий – свободныйλ=1.875f=3.4

Максимально допустимая скорость шарикового винта ограничена.

Для гаек SC/DC     d*nkzyl≤120 000

Для гаек CI, SK, SU/DU, SE     d*nkzyl≤90 000
, где d – центральный диаметр шпинделя,мм

Пожалуйста, свяжитесь с нашими инженерами, если требуемая скорость превышает DN,
или если шариковый винт используется на более высоких скоростях.

Все о ШВП

Шариково-винтовая передача – разновидность линейного привода, трансформирующего вращательное движение в поступательное, которая обладает отличительной особенностью – крайне малым трением.

Вал (обычно стальной – из высокоуглеродистых видов стали) со специфической формы беговыми дорожками на поверхности выполняет роль высокоточного приводного винта, взаимодействующего с гайкой, но не напрямую, через трение скольжения, как в обычных передачах винт-гайка, а посредством шариков, через трение качения. Это обуславливает это высокие перегрузочные характеристики шарико-винтовой передачи и очень высокий КПД. Винт и гайка производятся в паре, подогнанными, с очень жесткими допусками, и могут быть использованы в оборудовании, где требуется очень высокая точность. Шариковая гайка обычно чуть более крупная, чем гайка скольжения – из-за расположенных в ней каналов рециркуляции шариков. Однако, это практически единственный момент, в котором ШВП уступает винтовым передачам трения скольжения.

Сфера применения шарико-винтовых пар

ШВП часто применяется в авиастроении и ракетостроении для перемещения рулевых поверхностей, а также в автомобилях, чтобы приводить в движение рулевую рейку от электромотора рулевого управления. Широчайший спектр приложений ШВП существует в прецизионном машиностроении, таком, как станки с ЧПУ, роботы, сборочные линии, установщики компонентов, а также – в механических прессах, термопластавтоматах и др.

История ШВП

Исторически, первый точный шариковый винт был произведен из достаточно малой точности обычного винта, на который была установлена конструкция из нескольких гаек, натянутых пружиной, а затем притерта по всей длине винта. Путем перераспределения гаек и смены направления натяга, погрешности шага винта и гайки могли быть усреднены. Затем, полученный шаг пары, определенный с высокой повторяемостью замерялся и фиксировался в качестве паспортного. Схожий процесс и в настоящее время периодически используется для производства ШВП.

Применение ШВП

Для того, чтобы шариковая пара отслужила весь свой расчетный срок с сохранением всех, в т.ч

точностных, параметров, необходимо уделить большое внимание чистоте и защите рабочего пространства, избегать попадания на пару пыли, стружки и прочих абразивных частиц. Обычно это решается путем установки гофрозащиты на пару, полимерной, резиновой или кожаной, что исключает попадание посторонних частиц в рабочую область

Другой метод состоит в использовании компрессора – подачи фильтрованного воздуха под давлением на винт, установленный открыто. Шарико-винтовые передачи благодаря использованию трения качения могут иметь определенный преднатяг, который убирает люфт передачи – определенный “зазор” между вращательным и поступательным движением, который имеет место при смене направления вращения

Устранить люфт особенно важно в системах с программным управлением, поэтому ШВП с преднатягом используются в станках с ЧПУ особенно часто.

Недостатки шарико-винтовых передач

В зависимости от угла подъема беговых дорожек, ШВП могут быть подвержены обратной передаче – малое трение приводит к тому, что гайка не блокируется, а передает линейное усилие в крутящий момент. ШВП обычно нежелательно использовать на ручных подачах. Высокая стоимость ШВП также фактор, который зачастую склоняет выбор машиностроителей в пользу более бюджетных передач.

Преимущества шарико-винтовых передач

Низкий коэффициент трения ШВП обуславливает низкую диссипацию и высокий КПД передачи – намного выше, чем у любых других аналогов. КПД самых распространенных шариковых пар может превышать 90% по сравнению с максимальными 50% для метрических и трапецеидальных ходовых винтов. Практические отсутствующее скольжение значительно увеличивает срок службы ШВП, что снижает простой оборудования при ремонте, замене и смазке частей. Все это в сочетании с некоторыми другими преимуществами, такими как более высокой достигаемой скоростью, сниженными требованиями к мощности электропривода винта, может быть существенным аргументом в пользу ШВП в противовес его высокой стоимости.

Влияющие на износ узла параметры

При выборе новой запчасти важно осведомиться, чем смазывать ШВП ЧПУ. Использование другого вида либо более дешевой жидкости снизит долговечность работы узла, что повлияет на гарантийный ремонт и полностью выведет из строя подшипники

На износ повлияет недостаточная твердость поверхности, на этом параметре часто экономят производители с лейблом no name.

Часто вместо указанной стали берется более дешевая и менее устойчивая к нагрузкам. Прокладки и вкладыши из пластмассы должны быть маслостойкими, они часто рассыпаются у дешевых вариантов ШВП. Шарики в подшипниках стираются быстрее из-за несоответствия скоростных режимов реально указанным в паспорте.

Возможности шприцевания и систем смазок

Шприцевание – это обработка консистентными (густыми) смазками при помощи рычажно-плунжерного шприца. Спецсмазка для ШВП, линейных подшипников – Mobilux EP 2 реализуется в удобной расфасовке – в шприцах по 20 г. В некоторых случаях удобен большой медицинский шприц с капиллярной трубкой.

На различных предприятиях сформированы различные подходы. Графитовой и молибденовой смазкой одна фирма прессует раз в месяц. А в ежедневном уходе используют МС-1000, смазку для подшипников DEPO. Доступные варианты – Mobil-XHP222 (его продажа – в автомагазинах), LGHP 2 и NLGI2.

Высококачественным маслом для обработки направляющих Mobil Vactra Oil (с классом вязкости ISO 32),смазывают и узлы станков. Оно устойчиво к окислению, имеет хорошую фильтруемость, поддерживая устойчивый поток жидкости в системе. Масла серии Mobil используют при контакте с чугуном, сталью, в сочетаниях неметаллических материалов.

Существует специальное устройство – система смазки станка чпу, которая предназначена для принудительной централизованной подачи смазки в ШВП или направляющие. Каждый смазанный узел имеет длительный срок эксплуатации.

Реализуются готовые комплекты для систем подачи смазки – ZLPM1-S1, ZLPM2-S1. В них рекомендуют использовать жидкое масло, имеющее вязкость 30-46. Со станком, который смазывается при помощи систем – можно браться за выполнение любых задач.

Производство винтов ШВП

Высокая точность позиционирования двух элементов, находящихся в паре, определяет возникновение серьезных трудностей с их производством. Радиальный зазор между винтом может стать причиной появления люфта. Рассматривая изготовление отметим нижеприведенные моменты:

  1. Самое точное шарико-винтовое устройство производится путем шлифования. Поверхность подобным образом может обрабатываться исключительно при применении специального оборудования.
  2. В некоторых случаях производство винта проводится при применении технологии наката. Подобный вариант исполнения винта характеризуется более низкой стоимостью, но точность довольно велика.

В интернете и других источниках можно встретить требуемые схемы для изготовления рассматриваемой пары. При этом чертеж изготавливается с учетом установленных стандартов

Сложность процесса производства определяет то, что нужно уделять внимание исключительно продукции известных компаний

ЧПУ станок своими руками чертежи

ЧПУ станок своими руками, чертежи простой бюджетной конструкции. Задача данной статьи – на примере, помочь желающим разобраться в построении механической части оборудования. Перед началом работ, составим

Техническое задание разрабатываемого станка:

1.

Точность при обработке деталей не более 100 (мкм).

2.

Скорость перемещения шпинделя по осям:

  • холостой ход – 90 (см/мин)
  • рабочий режим – до 45 (см/мин)

3.

Рабочая область механической обработки детали:

  • по оси «Х» – 70 (см)
  • по оси «Y» – 39 (см)
  • по оси «Z» – 7 (см)

Хотя конструкция любительская, а несложные расчеты, все равно необходимо произвести.

Шаговый двигатель ДШИ-3-1.

В оптимальном режиме работы (полушаговом), двигатель совершает: 400 шагов за один оборот вала и 150 оборотов в минуту. Нетрудно рассчитать, на какое расстояние переместится рабочая фреза. Если шаг резьбы винта выбрать 3 (мм), то получим перемещение фрезы: за один шаг двигателя 3/400=7,5 (мкм); за одну минуту работы двигателя 3х150=45 (см).

Ходовой винт трансмиссии:

  • диаметр винта 14 (мм)
  • резьба прямоугольная
  • резьбовой шаг 3 (мм)
  • высота профиля резьбы 1,5 (мм)

Винт закреплен жестко с обеих сторон, с одной стороны вставлен в подшипниковый узел, с другой стороны насажен на вал шагового двигателя

Изготовления винта (не закалена резьбовая часть) из стали А40Г. Если резьбовую часть термически обработать и отшлифовать, подойдет сталь 40ХГ или 65Г.

Применим радиально упорный двухрядный подшипник серии 3056200 (открытый), или его аналог 3200-2rs (закрытый), который обеспечивает упор винта в двух направлениях вдоль оси. Натяг подшипника обеспечивается корончатой гайкой, с последующей ее фиксацией на валу, при помощи шплинта.

Ходовая регулируемая гайка.

Конструкция гайки позволяет регулировать зазор люфта в винтовой передаче. Материал для ее изготовления – бонза марок БрО10Ф1 или БрО6Ц6С3.

Вес каретки с навесным оборудованием по оси «Х», примерно около пяти килограмм. Следовательно, максимальный прогиб направляющей из закаленной стали 40Х (твердость 40…50 HRC), диаметром 16 (мм) на длине 700 (мм), составит 2…3 (мкм), чего вполне достаточно.

Корпус с подшипником скольжения.

Подшипники скольжения, изготовленные из бронзы марок БрО10-1, БрОЦС5-7-12 или БрОЦС6-6-3, имеют ряд положительных моментов:

  • обладают малой массой и небольшими габаритными размерами
  • хорошо работают на больших скоростях и при больших нагрузках
  • бесшумны
  • обладают хорошей демпфирующей способностью.

Они запрессовываются в алюминиевый корпус наглухо, с припуском по внутреннему диаметру. Длина втулки определяется по формуле: L = 0,8d

Зубчатый ремень и шкив.

Выбираем алюминиевый зубчатый шкив ременной передачи типа 5М-15 диаметром 23,87 (мм) и зубчатый замкнутый ремень с таким же профилем зуба типа 5М-15 длиной 1200 (мм). Находим межосевое расстояние между центрами шкивов по формуле:

l

– длина ремняd – диаметр шкива

подставим значения ½ (1200 – 3,14 х 23,87) = 562,5 (мм)

Принцип работы

Винт приводится во вращение от приводного электродвигателя, гайка закреплена неподвижно на рабочем органе станка (суппорт, каретка, шпиндельная бабка, люнет и так далее). При этом возникает осевая сила, действующая на шарики, размещенные внутри гайки, под действием которой они начинают катиться в замкнутых винтовых канавках. Сила реакции воздействует на гайку, а поскольку та жестко соединена с перемещаемой деталью, заставляет последнюю перемещаться по направляющим станка. В чем состоит отличие работы ШВП от обычной винтовой передачи с трапециевидной резьбой, которая ранее применялась на станках?

  1. 1. При вращении ходового винта прежней конструкции в зоне контакта двух деталей возникало трение скольжения, характеризующееся коэффициентом трения (бронза по стали, со смазкой) f = 0,07–0,1. В механизме с шариковыми элементами действует трение качения с коэффициентом f = 0,0015–0,006. Как видно из приведенных значений, винтовые шариковые передачи требует значительно меньшей мощности приводного двигателя.
  1. 2. Для точного позиционирования каретки или суппорта станка перед остановкой рабочего органа необходимо замедлять скорость его перемещения. По достижении определенного порога минимальной скорости возможны микроостановки — залипания — движущегося узла. В момент возобновления движения его характер определяется трением покоя, которое при скольжении значительно превышает трение движения. Из-за этого возникают рывки, ухудшающие точность позиционирования. При трении качения этот недостаток практически сводится к нулю.

Технические характеристики ШВП

При выборе шарико-винтовой передачи учитываются ее основные характеристики. Как правило, они следующие:

  1. Протяженность стержня. Характеристики ШВП для оборудования с ЧПУ характеризуются максимальной длиной около 2-х метров. Это связано с тем, что слишком длинное изделие может деформироваться при точечном воздействии.
  2. Линейное скоростное передвижение – основной показатель, который стоит учитывать.
  3. Диаметр и шаг винта также можно назвать важными показателями. Именно они определяют то, какая нагрузка может оказываться.
  4. Точность изделия, которая варьирует в пределе от С1 до С10.

Технические характеристики ШВП

Можно встретить также табличную информацию, которая применяется для определения основных характеристик.

Область применения

ШВП получили широкое распространение во многих отраслях промышленности: станкостроение, робототехника, сборочные линии и транспортные устройства, комплексные автоматизированные системы, деревообработка, автомобилестроение, медицинское оборудование, атомная энергетика, космическая и авиационная промышленность, военная техника, точные измерительные приборы и многое другое. Несколько примеров использования этих узлов:

  • Приводы подач станков с ЧПУ. Первый серийно выпускаемый в СССР обрабатывающий центр ИР-500 имел 3 координаты обработки. Современные системы содержат значительно большее количество линейных приводов. Например, многошпиндельные автоматы продольного точения Tornos серии MULTI SWISS имеют 14 управляемых осей.
  • Перемещение поршня-рейки рулевого механизма автомобилей (МАЗ, КАМАЗ, Газель).
  • Вертикальное перемещение каретки производственного 3D-принтера VECTORUS серий iPro и sPro.

Рабочее испытание и испытание на опорную прочность в соответствии с ISO 3408-3

Измерение радиального биения t5 наружного диаметра вала на отрезке l5 для определения прямолинейности по отношению к АА’

Номинальный диаметр d0в ммI5t5p в мкм/интервал I5
класс точности
отдо135710
61280162025324080
1225160
2550315
50100630
1002001250
Номинальный диаметр I1/d0t5max в мкм/I1>4*15
Отдо135710
403240506480160
406048607596120240
608080100125160200400
80100128160200256320640

Измерение радиального биения t6.1 опорных цапф по отношению к АА’ при l6≤l. Для длины l6>l должно выполняться условие

Номинальный диаметр d0в ммl в ммt6.1p в мкм/интервал l
класс точности
отдо135710
620801012204063
20501251216255080
5012520016203263100
125200315254080125

Измерение радиального биения t7.1 концевых цапф винта по отношению к опорным цапфам для l7≤l. Для длины l7>l примиенимо

Номинальный диаметр d0в ммl в ммt7.1p в мкм/интервал l
класс точности
отдо135710
620805681216
205012568101620
50125200810122025
12520031512162532

Торцевое биение t8.1 заплечника опорной цапфы винта по отношению к опорной цапфе.

Номинальный диаметр d0в ммt8.1p в мкм
класс точности
отдо135710
663345610
63125456812
125200681016

Торцевое биение t9 опорной поверхности гайки по отношению к АА’ (только для шариковых гаек с предварительным натягом)

Диаметр фланца D2в ммt9p в мкм
класс точности
отдо135710
1632810121620
32631012162025
631251216202532
1252501620253240
250500324050

Радиальное биение t10p наружного диаметра гайки по отношению к АА’ (только для шариковых гаек с предвариетльным натягом)

Диаметр фланца D2в ммt10p в мкм
класс точности
отдо135710
1632810121620
32631012162025
631251216202532
1252501620253240
250500324050

Изменение параллельности t11 цилиндрической гайки относительно АА’ (только для шариковых гаек с предварительным натягом)

t11p в мкм на 100 мм (кумулятивный) класс точности
135710
1416202532
Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий