animateMainmenucolor
activeMenucolor
Главная / ЧПУ станок / Выбор Швп Для Станка С Чпу

Выбор Швп Для Станка С Чпу

Выбор швп для чпу

При числовом управлении к конструкции металлорежущих станков предъявляются дополнительные требования. В частности, повышаются требования к надежности станков, их быстродействию, жесткости и точности, увеличивается число управляемых координат, изменяется компоновка станка, совершенствуются конструкции отдельных узлов. В выпускаемых станках с числовым управлением широкое распространение получили гидравлический и тиристорный электромеханический приводы, автоматическая смена инструмента, цифровая индикация исполнительных органов. Если в обычных станках для переключения подачи скоростей шпинделя используют зубчатые муфты, переключаемые вручную, то в станках с числовым управлением эти переключения производятся электромагнитными муфтами. Большое распространение в станках находят гидростатические направляющие, подшипники и винтовые пары, направляющие качения, шариковые винтовые пары (ШВП) и т. д.

В станках с числовым управлением передача движения от привода к исполнительному органу, осуществляется, как правило, при помощи кинематической пары винт - гайка. Обычные винтовые пары обладают низким КПД, являются самотормозящимися, имеют зазоры. Существуют отдельные конструкции винтовых пар, в которых выбор зазоров осуществляется путем постоянного зажима резьбы гайки и винта. Однако при этом сильно увеличивается трение между винтом и гайкой и еще больше снижается КПД передачи.

Как выбрать ШВП для металлорежущего станка

Выбор швп для чпу - это процесс определения основных размеров шариковинтовой пары, обеспечивающих работоспособность по совокупности критериев.

Исходными данными для выбора являются:

  • тип станка;
  • срок службы, сменность работы, коэффициент технического использования станка;
  • масса узла, перемещаемого приводом;
  • перечень технологических переходов, в выполнении которых участвует проектируемый привод;
  • схема и структура проектируемого привода;
  • скорость быстрых движений рабочего органа;
  • перечень изготовителей комплектующих элементов привода: электродвигателей, ШВП, муфт, опор и др.

Схема последовательности выбора передачи представлена на рис. 1.

Схема последовательности выбора ШВП для станка

Рис. 1. Схема последовательности выбора ШВП для станка

Определение основных размеров передачи

Длина винта. Нарезанная часть винта (рис. 2) имеет длину

L=lп+lк+lн’+lн”,

где lп – перемещение рабочего органа по координате; lк − предполагаемая длина корпуса гайки; lн’+lн” - длины неиспользуемых частей винта для размещения уплотнений шариковинтовой передачи, упоров, предохраняющих от повреждений.

Схема к определению длины винта

Рис. 2. Схема к определению длины винта: 1 – двигатель; 2 – муфта; 3, 5 – опоры винта; 4 – винт

Если задана скорость быстрого хода суппорта Vб и определена максимальная допустимая частота вращения винта nm, то можно определить минимальный расчетный шаг винта. В приводе без редуктора

p=Vб/nm

При определении nm следует учитывать, что с этой частотой во время быстрого хода суппорта вращаются не только винт, но и вал электродвигателя, муфта и подшипники опор винта. Поэтому частота вращения винта nm не может быть больше максимальной допустимой частоты вращения других элементов привода.

Конкретное значение nm принимается таким, чтобы шаг р был стандартным.

Наибольший возможный номинальный диаметр передачи определяется по ее параметру быстроходности Nd, гарантированному изготовителем и равному Nd0. Здесь N – наибольшая допустимая частота вращения винта, об/мин, d0 – номинальный диаметр передачи в миллиметрах. По данным изготовителей передач, Nd параметр находится в интервале (1...1,5)*105 мм*мин–1.

Наибольший возможный диаметр передачи

d0’=Nd/nm,

где nm – максимальная частота вращения винта, об/мин.

Наименьший возможный диаметр винта можно определить, исходя из критерия его устойчивости при быстром вращении во время холостого хода рабочего органа. Допустимая частота вращения винта, при которой его вращение устойчиво, т. е. без вибраций в шариковинтовом механизме:

nд=(5*107d2v)/l2,

где d2 – внутренний диаметр резьбы винта, мм; ν – коэффициент, зависящий от способа установки винта на опорах (см. рис. 2); l – наибольшая длина неопертой части винта: для схемы 1 при применении передачи без натяга l = L1, при применении гайки с натягом l=L1’; для остальных схем l = L1.

С учетом коэффициента запаса устойчивости k = 0,8 наибольшая допустимая частота вращения винта (критическая) nk = 0,8nд. Приняв nk равной частоте вращения винта во время быстрого хода nm, получаем

d2=(nml2)/(5*107vk).

Диаметру d2 соответствует номинальный расчётный диаметр передачи

d0”=d2+0,71d.

В качестве номинального диаметра винтовой пары d0 следует принять

d0”≤d0≤d0’.

По каталогу выбирается передача с размерами d0 и р, близкими к расчетным. 

Конструкция ШВП станка

Шарико-винтовая пара (ШВП) станка показана на рис. 3, а. Ходовой винт 3 и гайка 2 имеют совпадающие винтовые полукруглые канавки, которые образуют винтовую дорожку, заполненную стальными шариками 4. Последние расположены по всей длине винтовой канавки и передают движение от винта к гайке. На гайке установлена трубка возврата 1, по которой шарики перекатываются от конца резьбы гайки к началу.

В ШВП трение скольжения заменено трением качения. Если в обычной паре боковые поверхности профиля резьбы непосредственно взаимодействуют друг с другом, то в описываемой конструкции они разделены телами качения - шариками. Это обеспечивает значительное повышение к. п. д., позволяет надежно устранить зазоры в паре. Еще более эффективной является конструкция, показанная на рис. 3, б. На винте 1 помещают две шариковые гайки 2 и 4, между которыми устанавливают сильную пружину 3. Пружина, создавая предварительный натяг между винтом и гайками, полностью устраняет зазор в винтовой паре.

Шариковая винтовая пара

Рис. 3. Шариковая винтовая пара: а - ШВП с одной гайкой; б - ШВП с двумя гайками