Шариковые винтовые передачи

 

Существуют конструкции шариковых винтовых пар двух типов: сочетание вращающегося винта и перемещающейся гайки; сочетание вращающейся гайки и перемещающегося винта.

Шариковая винтовая пара с вращающимся винтом (рисунок 1) применяется в приводах продольной и поперечной подач гаммы станков ФП-27НЗ.

Шариковая винтовая пара (рисунок 1, а) состоит из винта 1 с резьбой специального профиля, двух цилиндрических шариковых гаек 2 с шариками 3, каналов возврата шариков 5, корпуса 4 для монтажа шариковых гаек и уплотнителей 6. Каждую гайку 2 крепят к корпусу 4 винтами 8. Зазоры между винтом 1 и гайкой 2 устраняют созданием предварительного натяга путем шлифования компенсаторных полуколец 9 и притягивания гайки к корпусу 4 винтами 8.

Необходимое значение предварительного натяга задают в зависимости от значения момента вращения корпуса относительно винта, которое определено техническими требованиями в чертеже.

В конструкции опор 10 шариковой пары использованы радиальные 12 и упорные 11 подшипники с компенсаторами 14 для создания в опорах требуемого предварительного натяга шариковой пары.

Предварительный натяг опор шариковой пары регулируют с помощью гаек 13. Опоры винта крепят болтами 15, положение кронштейнов фиксируют с помощью штифтов 16.

Для повышения жесткости шариковой передачи разработана конструкция передачи (рисунок 1, б) с электродвигателем привода подач 1 с соединительной муфтой 2, шариковым винтом 5, гайкой качения 6, имеющей опоры 3 и 8 с роликовыми подшипниками. Выбор варианта конструкции в основном зависит от назначения станка, длины перемещений и передаваемых сил. Гайка качения состоит из двух полугаек, каждая из которых несет три сухарика с шариками 9. В шариковые передачи введены ограничители хода 4 шариковой гайки в виде втулки с выступом, что предотвращает поломку шариковой гайки.

В некоторых конструкциях винт выполняют как одно целое с приводным валом редуктора, чаще же их состыковывают посредством соединительной муфты. Конструкцию шариковых винтовых пар выбирают в основном в зависимости от назначения станка, длины перемещений и передаваемых сил.

На рисунке 2, а приведена конструкция винта диаметром 70 мм с шагом 10 мм шариковой винтовой пары привода вертикальных подач фрезерного станка ФП-27НЗ.

У шариковых винтовых пар приводов продольных и поперечных подач винт диаметром 100 мм с шагом резьбы 12 мм. Наиболее нагруженные элементы винта следующие: рабочая резьбовая поверхность СП70хЮ мм, опорная поверхность винта диаметром ЗОН 5 мм под посадку подшипников, крепежная поверхность с резьбой М48 х 1,5 мм..

Так как точность перемещения зависит от точности изготовления винта шариковой пары и профиля его резьбы, отклонения геометрической формы резьбы СП70 х 10 мм не должны превышать 0,015 мм на всей длине. Ошибка шага должна быть не больше ±0,006 мм в пределах одного шага, накопленная ошибка на длине 300 мм должна составлять не более 0,018 мм и на всей длине винта - не более 0,04 мм. На рисунке 10, б показан профиль резьбы в нормальном сечении с шариком диаметром 7 мм. Допуск биения профиля резьбы СП70 х 10 мм и поверхности диаметром 50h5 мм относительно базы А должен быть 0,02 мм. Овальность и конусообразность поверхностей диаметром 50Ь5 мм не должна превышать 0,008 мм на всей длине винта. Винт изготовляют из стали 4ОХНМА. Резьбовую часть термически обрабатывают токами высокой частоты до получения твердости НRС₃ 57—59 и шлифуют профильным шлифовальным кругом соответственно профилю впадины резьбы; остальную часть винта также термически обрабатывают до получения твердости НRС_Э 24—28. Отмеченные технические требования предусмотрены для устранения зазора и биения резьбовой части относительно опор.

Размер компенсаторных полуколец 9 (см. рисунок 1, а) уточняют при сборке; торцы, к которым прилетают полукольца, должны быть обработаны с допуском перпендикулярности 0,01 мм к оси отверстия. После осуществления натяга выполняют обкатку винта на всей его длине в обе стороны при частоте вращения 300 мин^-1 на протяжении 2 ч. После обкатки гаек сила натяга в полугайках должна составлять P = 7,5 кН. Затем с двух сторон корпуса устанавливают уплотнители 6, которые укрепляют винтами 7. Осевое упругое перемещение гайки с предварительным натягом относительно винта при силе P = 10 кН не должно превышать 0,006 мм.

Для обеспечения динамической устойчивости следящего привода подач станков с ЧПУ, высокой точности отработки перемещений, задаваемых числовой программой, а также надежности и стабильности работы привода разработаны и внедрены конструкции различных устройств, предназначенных для обеспечения гарантированных зазоров в кинематических цепях, в том числе и в редукторах станков с ЧПУ.

Принцип устранения зазоров в зубчатых передачах можно проследить на примере конструкции коробки подач станка 2ФП-242В (рисунок 3). В зубчатых колесах 1 с прямым зубом зазор устраняют с помощью разрезных зубчатых колес и путем смещения подвижной половины 2 относительно основной 1 эксцентриковым болтом 3. Для беззазорного крепления зубчатых колес на валах применяют конические затяжные кольца 4 взамен шлицевых валов. В нагруженных передачах зубчатые колеса дополнительно ставят на шпонку 5 и поджимают втулкой 6. Применяют также посадку разрезных колес 2 (рисунок 4) на конусный вал 1 с конусностью 1: 15. Такая зубчатая передача сложнее в изготовлении, однако, удобна при ремонте.

 

 

Рисунок 1. Шариковые винтовые пары с вращающимся винтом и опорами на подшипниках

 

 

Рисунок 2. Винт шариковой пары: а - винт; б - профиль резьбы в нормальном сечении

 

 

Рисунок 4. Установка разрезных зубчатых колес на конусный вал

 

 

Рисунок 6.Зубчатореечныйпривод подач с автоматическим устранением зазора