animateMainmenucolor
activeMenucolor
Главная / Фрезерный станок с ЧПУ / Червяк, Зубчатое Колесо и Рейка Станка

Червяк, Зубчатое Колесо и Рейка Станка

Прямолинейное движение в приводе станков может осуществляться следующими основными способами:

  • Применением гидравлических устройств с парой поршень-цилиндр в качестве двигателя прямолинейного движения. Гидравлический привод этого типа обладает рядом достоинств, благодаря которым он получил широкое распространение в различных станках как в приводе главного движения, так и в приводах подач и в приводах вспомогательных перемещений.
  • Использованием электромагнитных устройств типа соленоидов. Ограниченная длина хода этих устройств и работа с ударами позволяют применять их только в приводе систем управления в качестве вспомогательных устройств.
  • Применением механизмов, преобразующих вращательное движение в прямолинейное, таких как, например, пара зубчатое колесо-рейка, червяк-рейка, винт-гайка и др.

Устройство передачи ходовой винт-гайка рассмотрено в отдельной статье, а тут рассматриваются основные особенности остальных механизмов третьей группы применительно к использованию их в приводах металлорежущих станков.

Зубчатое колесо и рейка станка

Следующие особенности пары зубчатое колесо-рейка являются наиболее существенными для привода станков:

  • Большое передаточное отношение - за один оборот зубчатого колеса (реечной шестерни) рейка перемещается на длину начальной окружности колеса. Поэтому пару зубчатое колесо-рейка удобно использовать в приводе главного движения и в приводе различных вспомогательных перемещений.
  • Неравномерность передаточного отношения, обусловленная большим влиянием ошибок зубчатого зацепления на скорость перемещения рейки. Особенно трудно обеспечить парой зубчатое колесо-рейка равномерность медленных движений в приводе подач высокоточных станков.
  • Высокий КПД этой пары дает возможность использовать ее в приводах, передающих значительную мощность, как, например, в приводе главного движения продольно-строгальных и долбежных станков.
  • Отсутствие самоторможения в паре зубчатое колесо-рейка затрудняет ее применение для вертикальных установочных перемещений. Однако благодаря отсутствию самоторможения эта пара может применяться параллельно с приводом другого вида - с ходовым винтом.
  • Простота изготовления и относительно низкая цена пары зубчатое колесо-рейка.

Материалы элементов реечной передачи

Большие реечные колеса и рейки продольно-строгальных станков изготовляют из серого чугуна марок СЧ 21-40, СЧ 28-48 и СЧ 38-60 или из стали 45, термически улучшенной с отпуском до НВ 230-260.

В механизмах подач стремятся сделать диаметр реечного колеса и, следовательно, шаг тягового устройства возможно малыми, чтобы получить меньшие крутящие моменты на тяговом валу (валу реечного колеса) и более короткую цепь редукции привода подач. С этой целью для изготовления реечного колеса применяют легированную сталь, а для рейки - легированную сталь или сталь 45. Термическую обработку назначают, имея в виду повышение сопротивляемости зубьев не только изгибу, но и поверхностному смятию, нередко деформирующему зубья незакаленной рейки. Ввиду склонности реек деформироваться в результате термической обработки для них удобна поверхностная закалка зубьев с нагревом т. в. ч.

Рейки длиной до 1000-1200 мм фрезеруют на рейконарезном или на горизонтально-фрезерном станке, оснащенном приспособлением для точного перемещения стола на шаг. При большей длине рейки ее делают составной из отдельных секций. Рейку фиксируют штифтами и прикрепляют к соответствующей части станка винтами.

Рейку для подачи сверлильного шпинделя нарезают иногда непосредственно на шпиндельной втулке.

Реечные передачи привода главного движения, работающие при значительных скоростях и нагрузках, рассчитывают методами, применяемыми для зубчатых колес. Реечные передачи приводов подач обычно нет надобности проверять на износостойкость - достаточна проверка зуба на изгиб и на смятие.

Червяк и рейка станка

В отличие от пары зубчатое колесо-рейка червячно-реечная передача позволяет осуществлять малые передаточные отношения. При этом плавность движения существенно повышается. Однако червячно-реечная передача сложнее в изготовлении, нежели обычная реечная передача, и имеет более низкий КПД, сравнимый с КПД червячной пары.

Материалы и особенности конструкции червячно-реечной передачи

В связи с большим скольжением материалы червяка и рейки должны обладать хорошими антифрикционными свойствами. Обычно червяк изготовляют из стали 15Х или 20Х с последующей цементацией и закалкой, а рейку - из антифрикционного чугуна. В наиболее ответственных случаях применяют также биметаллическую рейку с зубьями, нарезанными в слое бронзы. Известны случаи применения бронзового червяка, что приводит к более интенсивному его износу. Однако замена износившегося червяка значительно проще и дешевле, чем замена червячной рейки, изготовление которой связано с применением специального инструмента и оборудования.

В станках получили применение следующие конструкции червячнореечных передач:

Пара червяк - зубчатая рейка. В этом случае имеет место точечный контакт зубьев червяка и рейки. Такая конструкция используется чаще всего для вспомогательных движений.

Пара червяк - червячная рейка при расположении оси червяка под углом к оси рейки (рис. 1). Зубья рейки подобны зубьям червячного колеса, и характер зацепления соответствует обычной червячной паре.

Рис. 1. Червячно-реечный привод стола продольно-строгального станка

Пара червяк-червячная рейка при параллельном расположении осей червяка и рейки (рис. 2). Характер зацепления соответствует винтовой паре при коротком винтe и гайке с неполным охватом. При таком конструктивном оформлении наружный диаметр зубчатого колеса в приводе червяка должен быть меньше внутреннего диаметра червяка. В силу этого обстоятельства иногда применяют червяк с нарезанными на нем зубьями колеса.

Рис. 2. Червячно-реечный привод подач в продольно-фрезерном станке