23.5 Изготовление ходовых винтов

23.5.1 Служебное назначение ходовых винтов

Ходовые винты станков служат для преобразования вращательного дви-жения в поступательное прямолинейное пере­мещение с помощью сопряжен-ной с ним гайки различных деталей и узлов станка (суппортов, кареток, фар-туков и др.) g заданной точностью.

Ходовой винт является одним из звеньев многозвенной раз­мерной цепи, которая обеспечивает точность перемещения суп­портов, а следовательно, и точность изготовляемой на станке де­тали.

Профиль резьбы ходовых винтов может быть трапецевидным, прямоугольным и треугольным. Наибольшее применение находят ходовые винты с трапецеидальной резьбой, которая прочнее пря­моугольной и позволяет с помощью разрезной гайки регулировать осевые зазоры. Кроме того, нарезание и шлифование трапецеидаль­ной резьбы значительно проще, чем нарезание и шлифование пря­моугольной. Однако, отклонения пере-мещения, обусловленные радиальным биением ходового винта, значительно меньше, если резьбы прямоугольные, чем в случае трапецеидальных резьб, поэтому прямоугольные резьбы применяют иногда для особо точ­ных перемещений.

Ходовые винты обладают недостаточной жесткостью, так как обычно их длина во много раз превосходит диаметр, поэтому при их обработке под влиянием сил резания, а также под воздействием собственного веса возни-кают деформации. Все это создает опре­деленные трудности при изготовлении этих винтов и предопреде­ляет выбор материала и технологический процесс.

В настоящее время в станкостроении, особенно в станках с ЧПУ, стали применять винтовые пары качения, состоящие из ходового винта и гайки, сопряжение между которыми создается с помощью шариков. Такая винтовая пара не является самотормо­зящейся и может применяться как для преобразования вращатель­ного движения в поступательное, так и наоборот.

Профиль винтовых канавок и гаек может быть полукруглый и арочный.

23.5.2 Материалы для ходовых винтов

К материалу для ходовых винтов предъявляются требо­вания высокой износостойкости, хорошей обрабатываемости и со­стояния стабильного равновесия внутренних напряжений после обработки во избежание деформирования при эксплуатации.

Из рекомендуемых для ходовых винтов сталей подобрать сталь, пол-ностью отвечающую указанным выше требованиям, очень трудно. Очень не-желательно для ходовых винтов деформирование, которое может проявляться как в процессе обработки, так и в процессе эксплуатации. Особенно способствуют деформированию остаточные напряжения в самих заготовках и напряжения, воз­никающие при механической обработке, в том числе, и при попе­речном перерезании продольных волокон прутковой заготовки. Они могут достигать (294 ... 392)10⁶ Па, особенно у ходовых винтов, изготовляемых из заготовок, у которых предварительно не были сняты остаточные напряжения. Это приводит к большим отклонениям основных параметров точности ходовых винтов. Уменьшить влияние этих факторов на точность ходовых винтов можно правильным выбором технологического процесса их изго­товления.

Ходовые винты скольжения 0 – 2-го классов точности без термического упрочнения изготовляют обычно из сталей А40Г по ГОСТ 1414—78 и У10А по ГОСТ 1435—78. Ходовые винты сколь­жения 0 – 2-го классов точности с упрочняемой объемной закал­кой (в основном для прецизионных станков) изготовляют из ста­лей ХВГ, 7ХГ2ВМ, 40ХФА (менее склонна к деформи-рованию при азотировании) и др.

Стали У10А и У12А хорошо обрабатываются, отличаются вы­сокой износостойкостью и при известных условиях термической обработки не дают значительных остаточных деформаций. Заго­товки подвергают отжигу до получения структуры зернистого перлита и твердости НВ 170 ... 187.

Ходовые винты пар качения изготовляют из легированной стали ХВГ или азотируемой стали ЗОХЗВА и подвергают терми­ческой обработке до HRC_э 59 ... 63.

В качестве заготовок для ходовых винтов используют обычно пруток, отрезанный от сортового материала, диаметром, макси­мально приближаю-щимся к рассчитанному диаметру заготовок с минимальным припуском. Минимальный припуск определяется погрешностями установки и дефектным слоем, однако по ряду при­чин припуск значительно выше расчетного минимального значе­ния.

Основными базами ходового винта в изделии являются его опорные шейки и опорные буртики, а исполнительной поверх­ностью — поверхность винтовой резьбы. Необходимо обеспечить требуемую точность расположе-ния исполнительной поверхности относительно основных баз.

Так как технологическими базами при изготовлении ходовых винтов являются центровые отверстия по оси винта, то во избе­жание деформаций, возникающих под влиянием сил резания и собственного веса, создается дополнительная двойная направляю­щая технологическая база, которой является наружная поверх­ность винта. Это обстоятельство требует обработки ее с высокой точностью, что влияет на выбор технологического маршрута.