Фрезерные станки
Шарико-винтовая передача или зубчатая рейка — что используется в станках с ЧПУ
Чем отличаются ШВП и зубчатая рейка в станках с ЧПУ, где применяется каждая передача и как это связано с длиной хода, точностью и нагрузкой.
Модели: ФД-1290, ФД-2015, ФД-3020, ФМ-1290, ФМ-2015, ФМ-3020
Двигатель вращается, а портал и шпиндель должны двигаться прямолинейно. Это преобразование выполняет передача. В станках с ЧПУ чаще всего используют две: шарико-винтовую пару (ШВП) и зубчатую рейку с шестернёй.
Шарико-винтовая пара (ШВП)
Винт вращается, гайка с шариками перемещается вдоль него и тянет за собой узел. Шарики катятся по канавкам, поэтому трение мало, а люфт при правильном натяге — минимален.
Сильные стороны: высокая точность позиционирования, большое тяговое усилие, жёсткость при встречных нагрузках. Поэтому ШВП особенно ценят при обработке металлов.
Ограничения: на большой длине длинный винт сложнее: он может прогибаться и вибрировать при высоких оборотах, поэтому для очень длинных осей применяют другие решения.
Зубчатая рейка
На оси закреплена рейка, по ней катится шестерня, связанная с двигателем. Длину рейки можно наращивать.
Сильные стороны: хорошо подходит для длинных ходов и высоких скоростей перемещения.
Ограничения: точность зависит от качества рейки и выборки люфта. На наших станках применяется система компенсации люфтов: шестерня прижимается к зубчатой рейке с постоянным усилием.
Как читать маркировку ШВП
- 2005 — диаметр винта 20 мм, шаг 5 мм: за один оборот винта гайка проходит 5 мм.
- 1204 — диаметр 12 мм, шаг 4 мм.
- 3210 — диаметр 32 мм, шаг 10 мм.
Больший диаметр — жёстче винт и больше допустимая нагрузка. Больший шаг — выше скорость перемещения при тех же оборотах двигателя, но меньше тяговое усилие и разрешение.
Класс точности. Классы ШВП задаёт стандарт ISO 3408 (в станкостроении широко используют и обозначения по JIS B 1192). Класс C5 — допустимое отклонение хода не более 0,018 мм на 300 мм длины. Катаные винты обычно имеют класс C7 (около 0,05 мм на 300 мм), шлифованные — C5 и точнее.
Что применяется в наших станках
По техническим спецификациям:
| Модель | Оси X, Y | Ось Z |
|---|---|---|
| ФД-1290, ФД-2015 | ШВП 2005 | ШВП 1204 (класс C5) |
| ФД-3020 | закалённая косозубая рейка-шестерня | ШВП (класс C5) |
| ФМ-1290 | ШВП 2505 / 2005 (класс C5), все оси | |
| ФМ-2015 | шлифованные ШВП 3205 / 2505 (C5), все оси; ШВП обязательна по X и Y | |
| ФМ-3020 | шлифованные ШВП 3210 / 4010 (C5), сдвоенные ШВП по Y |
Видно логику: у станков по металлу ШВП стоят на всех осях — ради отсутствия люфтов при встречном фрезеровании; у самого крупного станка по дереву ФД-3020 по X и Y стоит рейка.
Итог
- ШВП — точность и тяговое усилие; рейка — длинные ходы и скорость.
- Выбор передачи — часть конструкции модели, его не выбирают отдельно «по вкусу».
- Для металла ШВП предпочтительна — у станков ФМ она на всех осях.
Следующий шаг. Передача — лишь часть механики. Посмотрите статью о двигателях и сравните модели в каталоге.