Следящий привод электрического типа станка чпу по металлу показан на рис. 1. На изображении представлены два варианта построения следящих электрических приводов подач (с применением круговых измерительных преобразователей в системе обратной связи).
В первом варианте (рис. 1, α) приводной электродвигатель 1 установлен и соединен через муфту 2 непосредственно с ходовым винтом шариковой винтовой пары 3. Это позволяет значительно упростить и сократить длину кинематической цепи привода подачи, увеличить ее крутильную жесткость и уменьшить число зазоров, влияющих на точность передачи движения. Однако при больших осевых габаритах приводного электродвигателя возникают проблемы с габаритными размерами станка. В этом случае можно применить второй вариант (рис. 1, б), когда электродвигатель 1 убирается внутрь станины станка, а вращение от него передается на ходовой винт 3 через зубчатую ременную передачу 2.
Устройство следящего привода станка по металлу
Для соединения вала следящего привода электродвигателя с ходовым винтом применяются специальные муфты сильфонного типа. Конструкция такой муфты показана на рис. 3.11. Муфта 2 соединяет с помощью конических втулок 4 и 6, затягиваемых болтами 5 и 7, вал 3 электродвигателя с ходовым винтом 1 привода подачи. Указанная муфта обеспечивает эффективное соединение вала электродвигателя с ходовым винтом при высокой крутильной жесткости, что важно для точной передачи движений. Аналогичные муфты применяются для соединения ходового винта с валом кругового измерительного преобразователя. Таким образом выполнено устройство следящего привода станка.
Рис. 1. Структурные схемы построения следящих приводов подач: α — электродвигатель передает вращение непосредственно на ходовой винт; б — то же через зубчатую ременную передачу
На рис. 2 показана также опора ходового винта, в качестве которой применяется новый комбинированный подшипник 9 в комплекте двойного упорного роликового подшипника и радиального подшипника с игольчатыми роликами (ГОСТ 26290–90), устанавливаемого с предварительным натягом, который создается гайкой 8, а его величина определяется осевым размером втулки 10.
В следящих приводах подач станков вращательное движение электродвигателя преобразуется в поступательное перемещение рабочего органа в большинстве случаев с помощью передачи ходовой винт– гайка.
Рис. 2. Конструкция соединительной муфты и опоры ходового винта
Ранее в приводах подач обычных станков применялась передача ходовой винт–гайка с трением скольжения. Однако большие потери на трение (КПД этих передач не более 0,3), большая разница коэффициентов трения покоя и движения делали их неэффективными и даже неприемлемыми в станках с ЧПУ. Поэтому были разработаны шариковые винтовые пары (ШВП) с трением качения. В данной передаче винтовые поверхности гайки и ходового винта не контактируют непосредственно друг с другом, как это было в передаче с трением скольжения, а разделены перекатывающимися шариками (по аналогии с шарикоподшипником). В результате КПД этих передач достигает величины 0,9–0,95. Однако это преимущество обернулось недостатком — ШВП являются несамотормозящимися передачами, что необходимо учитывать при их применении.
При изучении следящих приводов станков чпу, рассмотрение кинематики движений шариков 1 в ШВП при вращении ходового винта 3 (рис. 3) показало, что они, контактируя с вращающимся ходовым винтом и неподвижной гайкой 2 (она имеет осевое перемещение), будут перекатываться в сторону вращения ходового винта, но со скоростью v0 = 1/2vA. В результате шарики могут выйти из зацепления винта и гайки. Их необходимо ловить в конце гайки и передавать в ее начало. Это делается двумя способами. В первом случае в гайке 1 применяют и устанавливают специальные вкладыши 2, замыкающие один виток гайки с шариками 3 (рис. 4). В результате шарики 3 перекатываются в одном витке резьбы гайки, замкнутом вкладышем 2. Таких вкладышей может быть 2–4 в зависимости от количества шариков в гайке.
Рис. 3. Кинематика движений шариков в ШВП
При втором варианте возврат шариков производится специальными каналами возврата в виде одной–трех трубок, расположенных на поверхности гайки. Здесь уже длина канала возврата (трубки) получается достаточно большой, шарики там уже не перекатываются, а проталкиваются в начало гайки с потерями на трение по стенкам трубки. Фирма THK Co. (Япония) предложила конструкцию ШВП, где шарики уже не контактируют друг с другом, а разделены втулками, в результате чего должны снижаться потери на трение. С другой стороны, наличие втулок снижает количество шариков в ШВП, а их количество определяет нагрузочную способность ШВП. Очевидно, в этом случае придется увеличивать осевые размеры гайки.
Таким образом, в этой статье мы рассмотрели систему следящего привода станка чпу по металлу.
Рис. 4. Конструкция ШВП с каналом возврата шариков в одном витке резьбы в виде вкладыша
