Для створення верстатів з програмним числовим управлінням необхідно використовувати кулько-гвинтові пари. Вони відрізняються не тільки зовнішнім виглядом, але і конструкцією. Для вибору певної моделі слід заздалегідь ознайомитися з будовою та комплектуючими ШВП.
Призначення кулько-гвинтових пар Всі види ШВП для верстатів з ЧПК призначені для перетворення обертального руху в поступальний. Конструктивно складаються з корпусу і ходового гвинта. Відрізняються один від одного розмірами і технічними характеристиками.
Основною вимогою є мінімізація тертя під час роботи. Для цього поверхню комплектуючих проходить процес ретельної шліфовки. У результаті цього під час руху ходового гвинта не відбувається різких стрибків його положення відносно корпусу з підшипниками.
Додатково для досягнення плавного ходу застосовується не тертя ковзання щодо штифта і корпусу, а кочення. Для отримання цього ефекту застосовується принцип кулькових підшипників. Подібна схема збільшує перевантажувальні характеристики ШВП для верстатів з ЧПК, значно підвищує ККД.
Основні компоненти кулько-гвинтової передачі: • ходовий гвинт. Призначений для перетворення обертального руху в поступальний. На його поверхні формується різьблення, основна характеристика - її крок; • корпус. Під час руху ходового гвинта відбувається зміщення. На корпус можуть встановлюватися різні компоненти верстата: фрези, свердла і т.д .; • кульки і вкладиші. Необхідні для плавного ходу корпусу щодо осі ходового гвинта.
Незважаючи на всі переваги подібної конструкції кулько-гвинтові передачі для ЧПУ застосовуються тільки для середніх і малих верстатів. Це пов'язано з можливістю прогину гвинта при розташуванні корпусу в його середній частині. В даний час максимально допустима довжина становить 1,5 м. Аналогічними властивостями володіє передача гвинт-гайка. Однак це схема характеризується швидким зносом комплектуючих через їх постійного тертя між собою.
Області застосування ШВП Відносна простота конструкції і можливість виготовлення кулько-гвинтової передачі з різними характеристиками розширює область його застосування. У варте час кулько-гвинтові пари є невід'ємними компонентами саморобних фрезерних верстатів з числовим програмним управлінням. Ну на цьому область застосування не обмежується. Завдяки своїй універсальності ШВП можуть встановлюватися не тільки в верстатах з ЧПУ. Плавний хід і практичні нульове тертя роблять їх незамінними компонентами в точних вимірювальних приладах, установок медичного призначення, в машинобудуванні. Нерідко для комплектації саморобного обладнання беруть запчастини від цих приладів.
Це стало можливим завдяки наступним властивостям: • мінімізація втрат на тертя; • високий коефіцієнт здатності навантаження при невеликих габаритах конструкції; • низька інертність. Рух корпусу відбувається одночасно з обертанням гвинта; • відсутність шуму і плавний хід.
Проте слід враховувати і недоліки ШВП для обладнання ЧПУ. Насамперед до них відносяться складна конструкція корпусу. Навіть при незначному пошкодженні одного з компонентів кулько-гвинтова передача не зможе виконувати свої функції. Також накладаються обмеження на швидкість обертання гвинта. Перевищення цього параметра може призвести до появи вібрації. Для зменшення осьового зазору збірка виконується з натягом. Для цього можуть встановлюватися кульки збільшеного діаметру або дві гайки з осьовим зміщенням.
Характеристики ШВП для обладнання з ЧПУ Для вибору оптимальної моделі кулько-гвинтової передачі для верстатів з числовим програмним управлінням слід ознайомитися з технічними характеристиками. Надалі вони вплинуть на експлуатаційні якості обладнання і час його безремонтної експлуатації.
Основним параметром ШВП для верстатів з ЧПК є клас точності. Він визначає ступінь похибки положення рухомої системи згідно з розрахунковими характеристиками. Клас точності може бути від С0 до С10. Похибка переміщення повинна даватися виробником, вказується в технічному паспорті виробу.
Крім цього при виборі потрібно враховувати наступні параметри: • відношення максимальної і необхідної швидкості мотора; • загальна довжина різьблення ходового гвинта; • середні показники навантаження на всю конструкцію; • значення осьового навантаження - преднатяг; • геометричні розміри - діаметр гвинта і гайки; • параметри електродвигуна - крутний момент, потужність та інші характеристики.
Ці дані повинні бути попередньо розраховані. Слід пам'ятати, що фактичні характеристики ШВП для обладнання з ЧПУ не можуть відрізнятися від розрахункових. В іншому випадку це призведе до неправильної роботи верстата. Кількість оборотів кульок за одне коло визначить ступінь передачі крутного моменту від валу корпусу. Цей параметр залежить від діаметру кульок, їх кількості та перерізу вала.
Установка ШВП на верстат з ЧПУ Після вибору оптимальної моделі необхідно продумати схему установки ШВП на верстат з ЧПУ. Для цього попередньо складається креслення конструкції, закуповуються або виготовляються інші компоненти. Під час виконання роботи слід враховувати не тільки технічні характеристики кулько-гвинтової передачі. Основне її призначення - рух елементів верстата за певною осі. Тому слід заздалегідь продумати кріплення блоку обробки до корпусу ШВП для верстатів з ЧПК. Необхідно звірити розміри посадочних отворів, їх розташування на корпусі. Слід пам'ятати, що будь механічна обробка кулько-гвинтової передачі може спричинити за собою негативні зміни її характеристик.
Порядок установки в корпус верстата з ЧПУ. 1. Визначення оптимальних технічних характеристик. 2. Вимірювання довжини валу. 3. Створення схеми сполучення монтажної частини валу з ротором двигуна. 4. Установка передачі на корпус верстата. 5. Перевірка працездатність вузла. 6. Підключення всіх основних компонентів.
Після цього можна виконати перший пробний запуск обладнання. У процесі роботи не повинно виникати коливання і вібрації. У разі їх появи виконувати додаткову калібрування компонентів. При поломці ШВП під час експлуатації верстата з ЧПУ ремонт передача можна зробити самостійно. Для цього можна замовити спеціальний комплект.
