Тяговые механизмы
Тяговые механизмы непосредственно обеспечивают движение подачи рабочего органа, при этом они обычно преобразуют вращательное движение в поступательное.
В качестве тяговых механизмов в приводах подач станков с ЧПУ используют винт-гайки качения, гидростатические винт-гайки и червячно-реечные передачи.
4.1 Винт-гайка качения
Наибольшее применение получила передача винт-гайка качения, предназначенная для продольного перемещения рабочих органов привода подачи, обеспечивающая высокую жесткость и позволяющие устранить зазор, например, за счет сближения полугаек. Винт-гайка скольжение не применяется в связи с большими зазорами, потерями на силу трения, а соответственно и низким КПД.
Шариковинтовой механизм представляет собой замкнутую кинематическую цепь в которой между рабочими винтовыми поверхностями винта 1 и гайки 2 помещены стальные шприки 3 и для обеспечения непрерывной циркуляции шариков концы рабочей части резьбы соединены каналом возврата 4 этих шариков.
Рисунок 4.1 – Винт-гайка качения
Основные преимущества винг-гайки качения:
- возможность передачи больших усилий;
- низкие потери на трение;
- КПД составляет 0,95 – 0,98;
- малый крутящий момент на ходовом винте вследствие высокого КПД;
- возможность полного устранения зазора в механизме и создания натяга, обеспечивающего высокую жёсткость;
- почти полная независимость силы трения от скорости и весьма малое трение покоя, что способствует обеспечению устойчивости (равномерности) движения;
- высокая точность за счёт создания предварительного натяга;
- малая изнашиваемость, а, следовательно, длительное сохранение точности;
- малое тепловыделение, снижающее температурные деформации винта и повышающее точность обработки;
- высокая чувствительность к микро-перемещениям.
Недостатками передачи винт-гайка качения являются отсутствие самоторможения, сложность изготовления, высокую стоимость, несколько пониженное демпфирование, а также необходимость надежной защиты от стружки и пыли.
Для повышения точности привода подач при реверсах и его жесткости производится регулирование зазоров в резьбовом шариковом соединении передачи винт-гайки качения и создается натяг между телами качения и рабочими поверхностями резьбы ходового винта и гайки.
4.2 Гидростатическая винт-гайка
Гидростатическая передача находит ограниченное применение при больших диаметрах винта (150 и более). Карманы для подвода масла образованы на неполной окружности для уменьшения влияния погрешностей на работоспособность. Дросселями обычно служат отверстия диаметром 1…3 мм, по которым масла подводится к карманам. Работает в условиях жидкостного трения, передача фактически беззазорная, ее КПД равен 0,99, износ винта и гайки практически отсутствует. В сравнении с передачей винт-гайка качения гидростатическая передача имеет несколько меньшую жесткость и несущую способность масляного слоя.
Рисунок 4.2 – Гидростатическая винт-гайка
Принцип действия. Масло от насоса 1 через фильтр 3, дроссели 4 и 5 постоянного давления, определяемого наладкой переливного клапана 2, отверстия а и г попадает в карманы б и в; сливается масло через зазоры в резьбе и отверстие д. Разность давлений в карманах б и в обеспечивает восприятие осевой нагрузки слоями масла.
Передачи винт-гайка применяют в приводах подач при перемещениях до 3 м. Для перемещений большей величины используют зубчато-реечные передачи с автоматической выборкой зазоров с помощью двух параллельных кинематических цепей или других способов.
Винт и гайка могут изготовляться из легко обрабатываемых недефицитных материалов, профиль резьбы, может быть простой формы, например, трапецеидальной, что упрощает изготовление и контроль (по сравнению со сложными профилями резьбы, применяемыми для передач винт-гайка качения). Передача сглаживает циклические ошибки шага винта. Изменяя давление масла с одной и с другой стороны витка, можно корректировать ошибки винта или предыдущих звеньев кинематической це-пи; к.п.д. гидростатической передачи винт-гайка выше, чем передачи винт-гайка качения.Гидростатические передачи винт-гайка целесообразно применять в тех станках, где последнее звено кинематической цепи должно сохранять первоначальную точность, иметь сравнительно большой к.п.д., обладать высокой плавностью при работе и большим демпфированием в направлении перемещении узла (стола, консоли и т.д.), а также не иметь зазоров.
Весьма рационально применять эту передачу в сочетании с гидростатическими направляющими, поскольку одновременное применение обеспечивает высокую плавность перемещений во всех диапазонах скоростей, длительное сохранение точности и резкое снижение потерь на трение при единой системе смазки.
К недостаткам гидростатической передачи винт-гайка следует отнести необходимость создания циркуляционной системы смазки и высокие требования к тонкости фильтрации рабочего масла.