4. Технологические процессы изготовления ходовых винтов
4.1. Служебное назначение ходовых винтов
Ходовые винты станков служат для преобразования вращательного движения в поступательное прямолинейное перемещение, с помощью сопряженной с ним гайки различных деталей и узлов станка (суппортов, кареток, фартуков и др.) с заданной точностью.
Ходовой винт является одним из звеньев многозвенной размерной цепи А, которая обеспечивает точность перемещения суппортов, а следовательно, и точность изготовляемой на станке детали (рисунок 4.1). Как видно на рисунке, в этой размерной цепи ходовой винт вследствие вращения участвует постоянно меняющимся размером А3 — расстоянием от точки соприкосновения с ним гайки до поверхности опорного буртика его опорной шейки. Равномерность изменения этого расстояния, оказывающая нередко решающее влияние на точность изготовляемой на станке детали, зависит от ряда факторов, определяющих показатели качества ходовых винтов, в том числе и от равномерности вращения ходового винта и неизменности его относительного положения на станке во время работы. Такими показателями являются диаметральные размеры винта, точность шага резьбы, точность профиля резьбы, соосность резьбы винта с его опорными шейками, точность опорных шеек, перпендикулярность опорных буртиков к оси вращения ходового винта, толщина нитки резьбы, износостойкость. Ходовые винты в зависимости от степени точности перемещения, которую они обеспечивают, и группы точности станков делят на пять классов: 0, 1, 2, 3 и 4. В металлорежущих станках в зависимости от группы их точности в основном применяются ходовые винты 0—2-го классов точности.
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 перемещения, 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 возникают 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.
Рисунок 4.1. – Схема размерной цепи, в которую одним из звеньев включается ходовой винт
Рисунок 4.2. – Профиль винтовых канавок: а — полукруглый; б — арочный
Профиль винтовых канавок и гаек может быть полукруглый и арочный (рисунок 4.2). В первом случае (рисунок 4.2., а) профиль резьбы аналогичен профилю беговой дорожки шарикоподшипников и при работе в паре с гайкой создает двухточечный контакт шариков. Недостаток такого профиля — неопределенность угла контакта. Арочный профиль (рисунок 4.2., б) создает четырехточечный контакт шариков, что обеспечивает постоянство угла контакта.
Технические требования к ходовым винтам пар качения в основном те же, что и к ходовым винтам скольжения. Например, наибольшая накопленная погрешность шага резьбы винта не должна превышать отклонений 6 мкм для винтов 1-го класса точности на длине 100 мм.