Методы исключение зазоров в передачах

Важной особенностью следящего привода подач станка с ЧПУ является беззазорность кинематических цепей, зубчатых передач и передачи винт-гайка, подшипников. Зазоры могут быть кинематические и упругие (упругие отжатия). Для уменьшения зазоров редукторы выполняют на прецизионных шестеренных парах с автоматическим выбором люфта.

Исключение редукторов

Переход к безредукторным приводам стал возможен после освоения высокомоментных электрогидравлических или электрических (с электродвигателями на постоянных магнитах) приводов, обладающих высоким быстродействием. Под высокомоментным понимают двигатель, развивающий на выходном валу крутящий момент, достаточный для преодоления статических и динамических нагрузок привода подач. В приводе подач высокомоментный двигатель может соединяться непосредственно с ходовым винтом через муфту высокой крутильной жесткости.

Отказ от зубчатых передач предельно упрощает кинематику станка, обеспечивает высокую точность и долговечность передач. Кроме того, уменьшаются габариты станка, уменьшается трудоемкость изготовления и стоимость; повышает точность и производительность.

Исключение зазоров в зубчатых передачах

При невозможности исключить из кинематической цепи зубчатые передачи, необходимо предусмотреть возможность предварительного выбора зазоров.

Выбор зазора в зубчатых передачах осуществляют различными способами. Зубчатое колесо, показанное на рис. 3.11,а состоит из двух дисков 2 и 3с зубчатыми венцами. Уменьшение зазора в зубчатом зацеплении колеса и дисков 2 и 3достигается разворотом эксцентриковой втулки 4. После регулирования диски 2 и 3 скрепляют винтом 5.

На рис. 3.11,б показано косозубое зубчатое колесо, составленное из дисков 6 и 8 и связанное с валом шпонкой 4. Зазор в зацеплении с колесом 1 регулируют подбором толщины полуколец 2 и 7 между дисками 6 и 8, взаимное положение которых определяется штифтами 3. После регулирования диски 6 и 8 скрепляют винтами 5.

Колесо 3, расположенное на валу 2 (рис. 3.11,в), соединяется с колесами 1 и 4, расположенными на валу 6, причем колесо 1 неподвижно в осевом направлении. Между колесами 1 и 4 находится тарельчатая пружина 5, которая перемещает колесо 4 и поворачивает колесо 3 до тех пор, пока его зубья не вступят в контакт с неподвижным колесом /. зубчатого колеса 2 находятся две пружины 8, которые одним концом упираются в штифты 3 колеса 4, а другим — в штифты 7 колеса 2, заставляя поворачиваться колесо 4 относительно колеса 2. При этом производится автоматическая выборка зазора.

Уменьшение упругих деформаций

Для уменьшения погрешности в станках с ЧПУ гайку соединяют с подвижным органом станка с помощью пружинного элемента (см. рис. 3.12).

Кинематический зазор (рис. 3.12,а) определяется зазорами d₁ и d₂ между подвижным органом 1 и ведущей частью гайки 3, перемещающейся по ходовому винту 2. В результате этого движение рабочего органа при включении привода может начаться после того, как один из зазоров будет равен нулю. Таким образом, при движении в одну сторону рабочий орган будет отставать от заданного положения на величину зазора d₁, а в другую — на d₂. Суммарный зазор d_к=d₁+d₂ называется кинематическим. Зазоры могут быть в самой гайке, подшипниках винта одновременно в нескольких местах. В результате в момент реверса полное перемещение выходного элемента всегда меньше перемещения входного элемента х на величину зазора d_к, то есть у=х—d_к.

Схема образования упругого зазора показана на рис. 3.9,б. Здесь гайка 3 соединена с рабочим органом с помощью упругого элемента 4 жесткостью с_у. Для того чтобы сдвинуть рабочий орган, к нему вдоль направляющих необходимо приложить силу F_N,, превышающую силу F_тр. Сила F_тр пропорциональна натягу упругого элемента: F_тр = с_у (x — у). Отсюда у= х — F_тр/C_y.

Так как сила трения меняет знак при изменении направления движения и в первом приближении не зависит от скорости, то это соотношение остается справедливым при обоих направлениях движения и перемещение выходного элемента всегда меньше перемещения входного элемента на величину d _у = F_rp/c_y, которая называется упругим зазором. Обычно в легких станках превалирует влияние кинематического зазора, а в тяжелых — упругого.

Для уменьшения упругих деформаций к деталям кинематической цепи станков с ЧПУ, по сравнению с обычными станками, предъявляются в 2-5 раз более высокие требования по жесткости.