Классы точности ШВП (Шарико-винтовых передач)

Шарико-винтовые передачи для ЧПУ (ШВП) причисляются к линейной разновидности приводов, состоят из следующих деталей:

• ходового винта, наделенного канавками с резьбой, обладающими криволинейным профилем;
• гайки со сферическими телами качения;
• возвратным устройством, предназначенным для перемещения шариков в первоначальное положение.

ШВП преобразует вращение винта в поступательное передвижение шариковой гайки. Применяется в прецизионном оборудовании, промышленных установках различного назначения. Высокое качество исполнения, технические характеристики сказываются на точности позиционирования, плавности хода механизма.

Среди множества достоинств ШВП следует выделить следующие положительные качества:

• минимальность изнашивания составных частей из-за малой силы трения качения;
• большой коэффициент полезного действия, превышающий 90%;
• высокоточное позиционирование, жесткость относительно оси;
• отличные динамические возможности при небольшой скорости вращения;
• достаточно компактные размеры.

Какими могут быть классы точности?

Общий показатель точности привода зависит от предельных погрешностей инструментария, используемого при изготовлении. В ходе определения класса точности учитываются такие параметры:

• шаг резьбы;
• геометрический допуск;
• степень гладкости плоскостей;
• люфт;
• начальное значение момента;
• температурный режим функционирования.

В зависимости от технологии создания ШВП подразделяются на два вида:

• Катанный. Применяется холодная прокатка стержня между специальными валками, которые и формируют на нем необходимую резьбу. Поверхность получается зернистой, поэтому перемещения оказываются менее точными, минимально плавными, если сравнивать с прецизионными версиями. Именно по этим причинам создаваемые варианты относятся к транспортной категории.
• Шлифованный. Резьбовые канавки подвергаются закалке, многоступенчатой шлифовке. Модификации ШВП используются в устройствах с необходимостью соблюдения высокой точности, причисляются к прецизионной группе.
• Производители пользуются и прецизионным накатыванием. Методика объединяет обе методики обработки винтов для получения требуемого типа резьбы.

ШВП по применению подразделяются на две группы:

• Транспортная. Считается классической, в конструктиве предусмотрен зазор. Осевой люфт снижает точность перемещений, поэтому преодоленные расстояния измеряются отдельно без учета угла поворота винта. В качестве примеров можно привести электроприводы открывания дверей и вентилей, разнообразных станков, подъемников.
• Позиционная. Присутствует натяг, считается прецизионной. Задействуется при возникновении необходимости достигнуть высокоточного позиционирования. Холостое движение запрещается при эксплуатации. Предполагается прочное соединение гаек, модулей. Существенно уменьшается динамическая нагрузка, воздействующая на стержень в процессе работы. Это обусловлено тем, что жестко контролируется количество оборотов и передвижение гайки благодаря наличию строгой зависимости между данными показателями.

Характеристики транспортных механизмов улучшаются с использованием:

• Предварительного создания натяга. Удается получить требуемый уровень жесткости относительно оси, снизить вибрирование ходового винта, стабилизировать гаечную ось по отношению к нему.
• Увеличения диаметра сферических тел качения.
• Применения сдвоенной шариковой гайки.

В России ОСТ2 Р31-4-88 нормирует точность винта. Документ классифицирует ШВП на следующие классы:

Стандарты других государств подразделяют ШВП по точности следующим образом:

Значимость точности шарико-винтовой передачи

Приводы чаще задействуются в таких отраслях промышленности:

• автомобилестроительной;
• авиастроительной;
• пищевой;
• текстильной;
• металлургической;
• ракетостроительной.

Важность точного позиционирования легко продемонстрировать на примере фрезерного станка с числовым программным управлением. Когда обработка заготовки осуществляется с меньшей точностью, появляется множество отходов, теряется рабочее время. Именно поэтому бизнесмен подсчитывает убытки, а не прибыль.

Благодаря ШВП, режущий инструмент плавно передвигается вдоль обрабатываемой заготовки. Чем точнее перемещается шпиндель, тем выше качество обработки. Усилие резания определяется мощностью подключенного электродвигателя.

Популярности ШВП способствует их возможность обеспечить:

• соблюдение наиболее жестких допусков, если сопоставлять со стандартными винтовыми аналогами;
• минимальный уровень трения.

С целью достижения приемлемого класса точности станка, оснащенного числовым программным управлением, следует правильно разрабатывать его узлы и агрегаты. Люфтом считается зазор между винтом и гайкой, при котором они смещаются без общего вращения. Расстояние минимизируется за счет использования ШВП.

Винтовые пары, характеризующиеся свободным перемещением основных компонентов, способны провоцировать несоответствие между скоростью вращения ротора электромотора и шпинделя. В результате заметно снижается точность автоматизированного фрезерования, ведь при программировании траектории движения режущего инструмента проблематично учесть фактическое отставание шпинделя, меняющееся с течением времени.

Люфты грамотно учитываются высококвалифицированными фрезеровщиками, наработавшими богатый опыт, а программа в данном вопросе не может конкурировать с человеком. Однако качественная ШВП способна минимизировать либо полностью устранить люфт, поэтому с ее помощью детали автоматически изготавливаются с точным соблюдением размеров. Благодаря прецизионной ШВП, станочное спецоборудование с ЧПУ при минимальном операторском мониторинге сможет обрабатывать сотни заготовок, соблюдая жесткие допуски.