Шарико-винтовая передача движения

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.

Характеристики ШВП для оборудования с ЧПУ

Как ранее было отмечено, довольно часто рассматриваемый привод применяется для обеспечения надежной работы станка ЧПУ. Основными характеристиками можно назвать следующие моменты:

Протяженность ходового стержня. Как показывает практика, в большинстве случаев достаточно стержня длиной около 2-х метров. Крайне нежелательно проводить установку варианта исполнения с большой длиной, так как оказываемая нагрузка может стать причиной деформации и снижения основных эксплуатационных характеристик.
Линейное скоростное передвижение

При производстве станков с ЧПУ уделяется внимание тому, чтобы основные элементы перемещались с высокой скоростью. За счет этого существенно повышается КПД и скорость обработки, а также расширяется область применения устройства.
Наиболее важными параметрами можно назвать диаметр и шаг винта

Именно эти характеристики определяют то, какая нагрузка может оказываться на устройство.
При производстве довольно много внимания уделяется точности. Этот показатель может варьировать в диапазоне от С1 до С10.

Двигатель может передавать вращение напрямую или через предохранительные элементы, к примеру, специальные муфты. Они позволяют существенно снизить вероятность появления дефектов.

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.

Основы расчета

Средняя скорость вращения и средняя нагрузка

Если скорость и нагрузка изменяются, расчет срока эксплуатации должен производиться с использованием средних значений F_m и n_m

Для средней скорости вращения n_m, в случае изменений скорости, применяются следующие формулы:

гдe n_m – средняя скорость,

q – доля времени

Для средней нагрузки F_m, в случае изменения нагрузки, используется следующая формула:

, где F_m – средняя нагрузка

q – доля хода или времени при постоянной скорости

Для средней нагрузки F_m, если изменяется скорость вращения и нагрузка, применяется формула:

где F_m – средняя нагрузка

q – доля времени

n_m – средняя скорость.

Номинальный ресурс

Ресурс L, выраженный в числе оборотов:

L – ресурс,

F_m средняя нагрзука,

С_a – динамическая нагрузка

Ресурс, выраженный в часах L_h
L_h – ресурс в часах

L – ресурс в оборотах

n_m – средняя скорость вращения(число оборотов в минуту)

ED – операционное время (%)

Приводной момент двигателя и внешняя сила

Приводной момент M_ta Для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное:

Приводной момент M_te для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное

где M_ta – приводной момент (Нм)

M_te – момент сопротивления (Нм)

F – рабочая нагрузка (кН)

P – шаг (мм)

η – КПД (около 0,9)

η’ – КПД (около 0,8)

При использовании двойных гаек с предварительным натягом необходимо учитывать крутящий момент холостого хода:

Приводная мощность P_a
P_a – приводная мощность

M_ta – приводной момент

n – скорость вращения

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.

Винтовые пары

Винтовые пары, у которых К ф, называются самотормозящимися.
 

Винтовые пары помимо резьбовых соединений широко применяют в механизмах, служащих для преобразования вращательного движения в поступательное, например, в домкратах, винтовых прессах, приводах рулевых механизмов, винтовых толкателях, механизмах изменения вылета стрелы подъемных кранов, нажимных механизмах прокатных станов.
 

Винтовые пары широко распространены в машиностроении. На рис. 317 изображен винт с прямоугольной резьбой, перемещающийся в неподвижной гайке под действием момента М пары сил, приложенной к винту в плоскости, перпендикулярной к его оси.
 

Винтовые пары в машиностроении имеют самое широкое применение. При помощи винтов в машинах передается движение, а также осевые усилия.
 

Винтовые пары используют для передачи от одного узла механизма к другому движения, связанного с расчетными перемещениями заданной точности или со значительными осевыми усилиями.
 

Винтовые пары имеют широкое распространение в машиностроении, например в резьбовых соединениях, винтовых прессах и других механизмах. Винтовая кинематическая пара состоит из винта и гайки. Винтом называется звено обычно цилиндрической формы, по наружной поверхности которого нарезана резьба. Гайка представляет собой звено, охватывающее винт и имеющее резьбу по внутренней поверхности.
 

Винтовые пары в машиностроении имеют самое широкое применение. При помощи винтов в машинах передается движение, а также осевые усилия. Осевая сила, нагружающая винт, вызывает на поверхности нарезки значительное трение, которое приходится преодолевать движущему моменту.
 

Винтовые пары: замена материала винта и гайки; реже — увеличение диаметра нарезки и удлинение гайки.
 

Винтовые пары используют для передачи движения от одной сборочной единицы механизма к другой, которая связана с расчетными перемещениями заданной точности.
 

Схема шариковой винтовой пары.| Плоский кулачковый механизм.

Винтовые пары скольжения из-за больших потерь при скольжении в резьбе и связанного с ним износа заменяют винтовыми парами качения. Они имеют малые потери на трение, высокий КПД, кроме того, в них могут быть полностью устранены зазоры в резьбе в результате создания предварительного натяга. Шарики катятся по канавкам закаленного ходового винта и гайки. При вращении винта шарики, перекатываясь по канавке, попадают в отверстие гайки и, проходя по желобу 3, через второе отверстие снова возвращаются в винтовую канавку. Таким образом шарики постоянно циркулируют в процессе работы передачи. Как правило, в шариковых парах применяют устройства для выборки зазоров и создания предварительного натяга.
 

Принципиальная схема шариковннт вого механизма.

Конструктивно винтовые пары скольжения образуются с помощью резьб различного профиля Резьбы того или иного вида применяются в зависимости от назначения винтовых механизмов.
 

Значительно реже винтовые пары применяют для преобразования поступательного движения во вращательное; напомним, что в этом случае винтовая пара должна быть несамотормозящей.
 

Значительно реже винтовые пары применяют для преобразования поступательного движения во вращательное; напомним, что в этом случае винтовая пара должна быть не-самотормозящей.
 

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.

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 n_k.

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

,где

N_k – критическая скорость (число оборотов в минуту)

N_kzyl – 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)

l_k – неподдерживаемая длина между двумя корпусами

f – фактор коррекции по монтажу

Плавающий – плавающий	λ=3.14	f=9.7
Жесткий — плавающий	λ=3.927	f=15.1
Жесткий — жесткий	λ=4.730	f=21.9
Жесткий — свободный	λ=1.875	f=3.4

Максимально допустимая скорость шарикового винта ограничена.

Для гаек SC/DC     d*n_kzyl≤120 000

Для гаек CI, SK, SU/DU, SE     d*n_kzyl≤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.

Какие масла подойдут для ШВП

Среди отечественных смазок, подразделяющихся на литиевые, бариевые и углеводородные, самыми популярными считаются литиевые, с совокупностью ценных эксплуатационных качеств. Поэтому литиевые смазки получили всеобщее признание в мире, как идеальные. В их числе Литол-24 – средство представляет мягкую мазь, имеющую вишневый или же коричневый цвет. К этому классу смазок относятся ШРУС-4 и Фиол-2У.

А как насчет «Циатим-201»? Эту многоцелевую смазку, сохраняющую свои свойства при низкой температуре – до – 60°С, применяют в узлах трения, скольжения и качения. Благодаря этому, ее применяли на Крайнем Севере.

Но эта литиевая смазка механически нестабильна. Лучше предпочесть несколько зарубежных аналогов этой смазки: BP Energrease, Mobil Мobiltemp, AeroShell Grease, Teboil 0-Grease. Есть аналоги и среди отечественных средств – Зимол, Эра, Лита, МС-70 и другие.

В процессе ухода за ШВП применяют Molykote Multilub – многофункциональную смазку, изготовленную из минерального масла, а литиевое мыло взято в качестве загустителя. Её главные достоинства:

• повышенная несущая способность;
• низкая летучесть масла;
• хорошая стойкость к процессу окисления;
• наличие среди компонентов противозадирных присадок;
• смазанные нею узлы, работают длительное время без ремонта и дополнительных смазок.

Продукт выпускается в расфасовке 100 и 400 г, 1, 5, 20, 50 и 180 кг.

Если внимательно прочесть техническую документацию (а это нужно делать обязательно), можно узнать о расширенной сфере применения Molykote Multilub:

• линейные подшипники станков;
• смазка хорошо ложится на подшипниках шпинделей, направляющих;
• нею можно смазывать различные узлы трения;
• смазываются подшипники у электродвигателя и вентилятора, зубчатая передача (открытая и закрытая), шпоночные соединения.

И это далеко не все преимущества масла.

Ещё один отличный продукт фирмы Molykote

Фирмой Molykote (Нидерланды) производится также дисперсия Multigliss Spray в упаковке 400 мл, что удобно для частного лица, имеющего дома единственный станок с ЧПУ. А предприятия с большим парком покупают расфасовку 5 л.

Для крупных предприятий отрасли, где станки в большом количестве, есть смысл приобретать дисперсию Molykote Multigliss, объёмом 200 л. Кстати, большая расфасовка не всегда есть в наличии, поэтому стоит на сайте заказать уведомление о её поступлении на склад.

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.

Типы гаек по способу обращения шариков бывают следующих видов

Тип с возвратным каналом

это наиболее распространенный тип гаек, он использует для обращения шариков возвратный канал. Возвратный канал позволяет подбирать шарики, пропускать их через трубку канала и возвращать в исходное положение, завершая цикл непрерывного движения.

Дефлекторный тип

— наиболее компактный тип гайки. Шарики изменяют направление движения при помощи дефлектора, проходят по окружности ходового винта и возвращаются в исходное положение, завершая цикл непрерывного движения.

Тип с торцевой пластиной

лучше всего подходит для использования на больших скоростях с винтом большого шага. Шарики подхватываются торцевой пластиной, проходят через отверстие в гайке и возвращаются в исходное положение, завершая цикл непрерывного движения.

ЧПУ станок с расширенными функциональными возможностями

Хотел бы поведать вам о своем проекте, чтобы бы узнать мнение о нем. Обоснованная критика и пожелания приветствуются с распростертыми объятиями. Если появится интерес, напишу серию статей о том, как проект создавался, поделюсь крупицей своего опыта. Итак, начнем. Недавно пришла идея по созданию полностью открытого проекта универсальной 3-координатной платформы, которая может выполнять функционал и 3d-принтера, и фрезерного станка для обработки пластика и многого другого. Платформа построена по модульному типу. Это означает, что в ней полностью взаимозаменяемые привода перемещения кареток и инструмент. Назвали мы эту штуку «Платформа RRaptor». В дальнейшем приведу ряд изображений и фотографий проектных моделей и того, что уже получилось реализовать.

А вот что получилось в реальности. И да. Винт на координате Y не закреплен

Посмотрим, что означает модульность в контексте проекта. Например, мы хотим получить 3d-принтер: ставим соответствующие привода + печатающий блок (одновременно можно поставить 3 блока) — и готово. Можем печатать свои детальки. По разным причинам для печати на платформе используются передачи «шестерня-рейка» с шаговым двигателем.

На моделе показан установленный привод «шестерня-рейка» на координату Y

Или же нам понадобилось фрезеровать что-нибудь. Тогда установим привода типа «винт-гайка» с шаровым мотором NEMA23 и фрезу. Готово! Мы экспериментировали с различными винтами. Начиная от «колхоза», типа обычной шпильки и заканчивая высококачественными ШВП. Есть возможность установки на платформу различных типов винтов. Зависит от бюджета станка. Варианты фрезерного шпинделя тоже варьируется от стандартных бормашин до нашего варианта небольшого и компактного шпинделя для фрезеровки пластика (который еще только на стадии чертежей). На данный момент в наших тестах мы используем бормашину на алюминиевой стойке мощностью 650Вт.

Вот вам и фрезерный станок для пластика

Он еще и складывается

Как уже сказал выше, хотим сделать проект открытым для сторонних разработчиков. Выложить все чертежи и патенты в открытый доступ, включая и программное обеспечение. Но об этом потом.

Следующая важная составляющая проекта — блок управления. Там расположена вся электронная начинка. Не вдаваясь в подробности, что там есть (как уже сказал, будет интерес — все распишу в отдельных статьях), отмечу основную его особенность. Этот блок управления может «рулить» сразу несколькими платформами одновременно. Это позволит создать небольшую инфраструктуру из устройств (точнее платформ), выполняющих различные функции, централизованно их контролируя (наверно громко сказано, но все же…). Блок тоже модульный. Его начинка варьируется. Можно добавлять различные интерфейсы коммуникации: wi-fi, Bluetooth, ethernet, и т. д. Что душе угодно.

Фото корпуса блока управления

Софт — это отдельная эпопея. Писали мы его (и пишем) с чистого листа. Абсолютно все, начиная от алгоритмов вращения шаговиком, заканчивая приложением на андройда-смартфоне — наша работа. Я не говорю, что мы придумали что-то инновационное и новое. Хотя ключевые отличия от аналогов (например, прошивки Marlin) есть

Я лишь хочу акцентировать внимание на то, что отнеслись мы к проекту и идее в целом очень серьезно. И, надеюсь, что сможем до конца реализовать

А именно — серийно выпускать такие платформы.

Это наш первый прототип. Сделали на его базе плоттер для самых первых тестов

Хотя до серийного производства пока еще надо дорасти и доработать как недостатки в механике, так и в программном обеспечении. Тем не менее небольшой опыт у нас уже есть.

Первая серия на 5 штук

Надеюсь (точнее уверен), ваши отзывы, мнения и замечания нам помогут. К сожалению, описать и показать многие детали проекта в одной статье просто нереально. Но надо с чего-то начинать.

Спасибо за внимание

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.

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 мм	I5	t5p в мкм/интервал I5
класс точности
от	до	1	3	5	7	10
6	12	80	16	20	25	32	40	80
12	25	160
25	50	315
50	100	630
100	200	1250

Номинальный диаметр I1/d0	t5max в мкм/I1>4*15
От	до	1	3	5	7	10
—	40	32	40	50	64	80	160
40	60	48	60	75	96	120	240
60	80	80	100	125	160	200	400
80	100	128	160	200	256	320	640

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

Номинальный диаметр d0в мм	l в мм	t6.1p в мкм/интервал l
класс точности
от	до	1	3	5	7	10
6	20	80	10	12	20	40	63
20	50	125	12	16	25	50	80
50	125	200	16	20	32	63	100
125	200	315	—	25	40	80	125

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

Номинальный диаметр d0в мм	l в мм	t7.1p в мкм/интервал l
класс точности
от	до	1	3	5	7	10
6	20	80	5	6	8	12	16
20	50	125	6	8	10	16	20
50	125	200	8	10	12	20	25
125	200	315	—	12	16	25	32

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

Номинальный диаметр d0в мм	t8.1p в мкм
класс точности
от	до	1	3	5	7	10
6	63	3	4	5	6	10
63	125	4	5	6	8	12
125	200	—	6	8	10	16

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

Диаметр фланца D2в мм	t9p в мкм
класс точности
от	до	1	3	5	7	10
16	32	8	10	12	16	20	—
32	63	10	12	16	20	25	—
63	125	12	16	20	25	32	—
125	250	16	20	25	32	40	—
250	500	—	—	32	40	50	—

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

Диаметр фланца D2в мм	t10p в мкм
класс точности
от	до	1	3	5	7	10
16	32	8	10	12	16	20	—
32	63	10	12	16	20	25	—
63	125	12	16	20	25	32	—
125	250	16	20	25	32	40	—
250	500	—	—	32	40	50	—

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

t11p в мкм на 100 мм (кумулятивный) класс точности
1	3	5	7	10
14	16	20	25	32	—

Периодичность смазки узлов станка с ЧПУ маслами

Ежедневная смазка швп включает в себя три основные операции:

1. Рабочую поверхность станка – ходовые винты и направляющие тщательно очищают от пыли и отходов резки.
2. Маслом смазывают эти детали и узлы по всей длине, учитывая все оси движения (для нанесения средства можно применять ветошь, кисточку, но лучше получится спреем или капельницей).
3. Портал станка прогоняют несколько раз (берут в расчёт все оси), чтобы смазочное вещество распределилось равномерно.

Допустимо также использовать смазки: ТМ5-18, ТАД-17, трансмиссионные масла, имеющие маркировку 80W90. Чтобы обработать зубчатые рейки, гайки ШВП, целесообразно применять густые смазки с литиевой основой. Они подойдут и для смазывания линейных подшипников.

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.

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.

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.