3. Разработка кинематики привода подач

Современные приводы подач металлорежущих станков используют регулируемые электродвигатели постоянного или переменного тока, соединенные напрямую или через упрощенную конструкцию механического редуктора с ходовым винтом. Передача винт–гайка качения является основным видом тягового устройства приводов подач станков ЧПУ разных габаритов, поскольку позволяет передавать большие усилия, имеет высокий КПД (0,9…0,95), отсутствие люфтов в передаче, малое трение покоя и высокую жесткость. Ограничением выступает лишь длина винта, не более 3…4 м. При большей длине координатного хода целесообразно использовать передачу зубчатое колесо–рейка или червяк–рейка.

Параметры передачи винт–гайка качения в настоящее время нормализованы [7], в первую очередь это касается номинального диаметра и шага передачи. Под номинальным диаметром понимается диаметр воображаемого цилиндра, на поверхности которого располагаются центры шариков. Основная номенклатура диаметров d₀и шаговtследующая: 25×5; 32×5; 32×10; 40×5; 40×10; 50×5; 50×10; 63×10; 63×20; 80×10; 80×20; 100×10; 100×20; 125×10; 125×20 мм.

В настоящее время данная номенклатура ходовых винтов пополнилась однозаходными передачами 40×20 и 50×20 и также двухзаходными с параметрами d₀×t: 32×20; 40×20; 40×40; 50×30; 63×20 и 63×30. Кроме того, фирма «Микрон» способна выпускать по специальным заказам двухзаходные винтовые высокоточные передачи с предварительным натягом и других типоразмеров [25].

Длина винта определяется конструктивно при прочерчивании общего вида станка. Ориентировочно можно принять длину винта равной сумме трех параметров: длины направляющих подвижного узла по рассматриваемой координате, величины координатного хода и длины кронштейнов, в которых устанавливаются подшипники (примерно 100 мм на два конца винта).

Величины координатных ходов в станке назначаются с учетом размеров обрабатываемых деталей, габаритов приспособления для закрепления деталей и свободных зон для осуществления процессов смены инструментов и деталей (вручную или автоматически).

Номинальный диаметр винта d₀рассчитывается по формуле Эйлера, в которую введен коэффициент запаса устойчивости винта:

,

где K= 1,2…5 – коэффициент запаса устойчивости.K= 1,2…2,0 – для передач винт–гайка скольжения,K= 2…5 – для передач винт–гайка качения.F_Т– наибольшее усилие, допустимое механизмом подачи (указывается в проспекте станка), или расчетная тяговая сила по координате перемещения станочного узла, Н.l– наибольшее расстояние между гайкой и опорой винта, мм;Е– модуль упругости первого рода (для винта из сталиЕ= 2,1·10⁵МПа). μ – коэффициент, учитывающий способ заделки концов винта, табл. 3.1.

Расчетное значение диаметра валов d₀округляется до ближайшего стандартного значения, по которому принимается шаг винтаtиз основной номенклатуры диаметров и шагов. При этом необходимо учитывать наибольшие значения рабочих и ускоренных подач, типы подшипников в опорах винта, диапазон регулирования частоты вращения электродвигателя и число заходов на ходовом винте. Для принятых параметров винтаd₀иtвычисляется допускаемая частота его вращенияn_Дпо формуле, мин^-1:

n_Д= 5·10⁷dKν/L²,

где d– внутренний диаметр резьбы винта, мм (табл. П40).K= 0,5…0,8 – коэффициент запаса.ν– коэффициент, зависящий от способа заделки концов винта, рис. 3.1.L– расстояние между опорами винта, мм

Таблица 3.1