Сегодня поговорим о передачах в станках с ЧПУ и системах автоматизации. Передача – это механизм позволяющий передавать движение с преобразованием скорости и вращающего момента. Разберем самые распространенные виды передач:
1. Передача винт-гайка
Это стальной винт с трапецеидальной или метрической резьбой в паре с гайкой. Данный вид – передача с трением скольжения и имеет несколько разновидностей:
1.1. Строительная шпилька и гайка. Самый бюджетный вариант. Но строительная шпилька вообще не предназначена для использования в станкостроении. Данный вид передачи обладает рядом недостатков: высокой погрешностью, низкой прямолинейностью, малыми нагрузочными характеристиками, малой износостойкостью, высоким трением и т.д. Несмотря на это, все же применяется в DIY-станках, изготавливаемых в учебных целях (низкая себестоимость).
Если Вы решили во что бы то ни стало сэкономить на передаче и поставить строительную шпильку, обязательно предусмотрите возможность замены её на трапецеидальный винт или ШВП! Скорее всего, станок на строительной шпильке не оправдает Ваших надежд.
1.2. Приводной винт с трапецеидальной или прямоугольной резьбой. Винт с трапецеидальной резьбой – распространенный вид передачи в металлообрабатывающих станках. Трапецеидальные винты производятся их разных видов углеродистых сталей путем нарезания резьбы или накатки. Накатные винты имеют существенно лучшие характеристики, чем нарезные. Гайка на винт изготавливается из износостойких материалов, таких, как полиамиды (капролон, нейлон), тефлон, бронза.
Правильно рассчитанные и изготовленные трапецеидальные передачи отличаются высокой износостойкостью, т.к. трение идет с малым давлением.
К примеру, на многих станках советского производства до сих пор работают пары, которые были установлены 30-40 лет назад.
Также на таких ходовых винтах возможно использование разрезных гаек, что позволяет с помощью сжатия гайки регулировать натяг и выбирать появляющийся со временем люфт.
Из минусов стоит отметить простоту изготовления винта, поэтому в продаже появляются изделия с низкими показателями качества. К минусам и плюсам одновременно относится высокое трение в передаче. С одной стороны, это снижает КПД, требуется более мощный двигатель для вращения винта. С другой – трение несколько демпфирует вращательные колебания винта, что может быть полезным в случае использования шаговых двигателей. Данный эффект, правда, проявлен достаточно слабо, и для борьбы с резонансом нужны другие способы.
Можно сказать, что трапецеидальный винт еще не утратил своего значения в качестве передачи станка с ЧПУ и с успехом используется в различных станках.
1.3. Шарико-винтовая передача (ШВП) – это механический линейный привод, который переводит вращательное движение в линейное движение с небольшим трением. ШВП является стандартом при строительстве станков с ЧПУ и отличается высокими точностью, КПД и ресурсом.
Применение ШВП позволяет использовать двигатели меньшей мощности (не требуются столь существенные усилия страгивания, как в случае с передачей винт-гайка).
Однако ШВП хуже переносит опилки, пыль и отсутствие смазки, чем передача винт-гайка. При попадании инородного тела, даже очень малого размера, передача может подклинивать. Часто требуется дополнительная защита винта с помощью гофроматериалов. ШВП, так же как и трапецеидальный винт, имеют ограничения по длине. Слишком длинный винт провисает под собственным весом, что приводит к вибрации станка. Узлы, фиксирующие винт, испытывают ударные нагрузки, их ресурс быстро снижается, в посадочных местах появляются зазоры. Это также усиливает вибрацию станка и снижает качество производимых изделий.
Опыт показывает, что отношение диаметра ШВП к его длине не должно быть менее числа 0.022, а также не рекомендуется превышать длину винта в 2000 мм.
2. Зубчатая передача
Зубчатая передача – трёхзвенный механизм по передаче мощности вращением, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колёсами, образующими на базе общего неподвижного звена вращательную зубчатую пару зацепления. Зубчатые передачи бывают двух видов:
2.1. Ременная передача используется в тех случаях, когда масса движимой части невелика. Зубчатый ремень растягивается вдоль оси и фиксируется по концам специальными пластиками. Зубчатый шкив устанавливается непосредственно на вал двигателя, закрепленного на движимой части (портале), натяжные ролики обеспечивают плотный обхват шкива ремнем.
Несмотря на то, что приводные ремни армированы стальным или стекловолоконным кордом, они со временем рястягиваются. При этом чем длиннее ремень, тем сильней он будет тянуться. Чем сильнее тянется ремень, тем меньше точность и ниже частота собственных колебаний.
Также стоит учитывать, что на высоких скоростях перемещений осей ременная передача может попадать в резонанс, при этом при отсутствии резонанаса она дает мягкое движение.
Ременная передача "не боится" пыли и стружки (в отличие от ШВП), а также позволяет регулировать натяг ремня для выборки люфта. Зачастую ремни используются там, где нет высоких требований по точности, мала масса портала и нагрузка на рабочий инструмент.
2.2. Стальная зубчатая рейка – вид механической передачи, преобразующий вращательное движение ведущей шестерни в поступательное. Используется на различных широкоформатных станках, где использование ШВП невозможно по причине провисания винта, а также где нужна высокая скорость перемещения.
Передачи шестерня-рейка, также как и ШВП, изготавливаются с определенным классом точности: С5, С7 (производятся отрезками до 1000 мм) и С8. Зубчатая рейка, также как и ремень, "не боится" пыли и стружки, но лишена недостатка растяжимости. Однако при установке шестерни непосредственно на вал двигателя передача лязгает и вибрирует, что в сочетании с резонансом шагового двигателя может привести к порче изделия/загатовки.
Чтобы этого избежать, между двигателем и рейкой можно установить ременной редуктор, выполняющий демпфирующую функцию, или использовать двигатель с планетарным редуктором. Тогда основную часть времени шаговый двигатель будет работать на высоких скоростях вращения, где резонанс практически не проявляется.
О том, как выбрать тип привода для станка с ЧПУ, какие характеристики при этом нужно учесть, поговорим в следующем материале.
#чпу #cnc #передача #faq #diy