Токарный одношпиндельный вертикальный полуавтомат

    3.1.2 Передача винт-гайка скольжения

    Свойства  передачи. Для передачи винт-гайка скольжения характерны:

1. возможность использования малого шага и соответственно малое передаточное отношение при однозаходней резьбе и небольшой скорости подачи;

    самоторможение  при использовании одно- и двухзаходных винтов и соответственно возможность применения передачи для вертикальных движений и узлов, совершающих установочные перемещения под нагрузкой; 3) относительно низкая износостойкость; 4) низкий КПД.

    3.2.3  Передача червяк-рейка качения

    Устройство  передачи. Передача червяк—рейка качения  состоит из червяка 4 с 5-6 рабочими витками (Рисунок 3.12), жестко закрепленной на станине станка рейки 2 и комплекта шариков 3, циркулирующих между рабочими профилями червяка и рейки. Вне рабочей зоны шарики удерживаются ограничителем 1

    

    Рисунок 3.12- Передача червяк—рейка качения 

    

 

    Рисунок 3.13- Устройство для возврата шариков

    

 

    Рисунок 3.14- Конструкция червяка гидростатической червячной передачи 

    3.2 Соединительные муфты 

    Соединительные  муфты оказывают существенное влияние на точность и жесткость привода и к ним предъявляются повышенные требования в отношении крутильной жесткости, нагрузочной способности, долговечности. 

    

    Рисунок3.15- Муфта муфты с радиальными пазами 

    Муфта с взаимно перпендикулярными  радиальными пазами, образующими перемычки и упругие мембраны (Рисунок 3.13) , передает вращающий момент разжимными упругими коническими кольцами или коническими втулками. 

    

    

    Рисунок 3.16- Муфта с гибким диском 

    Полужесткая муфта с гибким диском (Рисунок 3.16) имеет высокую крутильную жесткость, позволяет компенсировать угловые и радиальные смещения валов. 

    

    Рисунок 3.17- Компенсирующая муфта:1 —   фланец;   2 — втулка;   3  - гайка; 4,7 — гибкие диски; 5, 8, 9 —винты; 6 — противовес

    Компенсирующие  муфты (Рисунок 3.18) предназначены для безлюфтового соединения винтов с электродвигателями, когда допускается взаимное радиальное смещение их осей до 0,2 мм, угловое — до 30' .

    

    Рисунок 3.18- Сильфонная муфта 

    Сильфонная муфта (Рисунок 3.18) компенсирует угловые, радиальные и осевые смещения валов, имеет высокую жесткость при передаче вращающего момента. На рис, 12.17 показана сильфонная муфта германской фирмы Bosch, позволяющая компенсировать значительные радиальные, угловые и осевые смещения валов.

    

    Рисунок 3.19- Сильфонная муфта германской фирмы Bosch

    3.3 Подшипники для опор ходового винта.

    К опорам ходового винта передачи винт—гайка качения предъявляются следующие требования: достаточная осевая жесткость при умеренном предварительном натяге; малое осевое биение; низкие по сравнению с шарико-винтовым механизмом момент холостого хода и тепловьщеление. Этим требованиям в наибольшей степени отвечают упорные комбинированные роликовые подшипники типа 504000 (Рисунок 12.20) . Они воспринимают как осевую, так и радиальную нагрузку и поставляются с заданным гарантированным натягом.

    

    Рисунок 3.20- Роликовые радиальные подшипники с игольчатыми роликами и двойные упорные комбинированные

    3.4 Пример исполнительного механизма привода подачи

    На  рисунке 3.21 представлен исполнительный механизм горизонтального привода подачи вертикального токарного станка с ЧПУ. Ходовой винт 10 получает вращение от высокомоментного электродвигателя постоянного тока 1. Электродвигатель соединен с ходовым винтом полужесткой муфтой 2 с гибкими дисками, которая передает крутящий момент силами трения, возникающими при стягивании винтами полумуфт с коническими втулками.

    Цилиндрический  корпус 8 гайки вставлен в гильзу 7 и стянут с ней винтами- Гильза с помощью гайки 11 закреплена в базовой детали 9. Гайка застопорена сухарем 12.

    Ходовой винт имеет одну опору, в состав которой  входят комбинированный 5 и радиальный шариковый 4 подшипники. Осевой натяг в комбинированном подшипнике регулируется гайкой 3, для стопорения которой применены винт и резьбовая шпонка. Шарико-винтовой механизм защищен от загрязнений телескопическими трубками 6.

      
 

    Рисунок 3.21- Исполнительный механизм привода подач

    3.5 Беззазорные передачи

    В приводе подач перед ходовым  винтом зачастую располагается редуктор, характеризующийся беззазорностью в зубчатых передачах, что достигается различными способами. Зубчатое колесо, приведенное на рисунке 3.22, состоит из двух дисков 2 и 3 с зубчатыми венцами. Уменьшение зазора в зубчатом зацеплении шестерен 1, 2 и 3 достигается разворотом эксцентриковой втулки 4. После регулировки диски скрепляются винтом 5. 

    

    Рисунок 3.22- Беззазорная зубчатая передача с выборкой люфта разворотом эксцентриковой втулки

    

    Рисунок 3.23- Беззазорная зубчатая передача, состоящая из косозубых зубчатых колес

    На  рисунке 3.23 показано составное зубчатое колесо с косыми зубьями, расположенное на валу со шпонкой 4. Зазор в зацеплении с шестерней 1 регулируется подбором толщины полуколец 2 и 7 между двумя дисками 6 и 8 с зубчатыми венцами, взаимное положение которых определяется штифтами 3. После регулировки диски 6 и 8 скрепляются винтами 5. 

3.6Описание типовых схем опор валов

    Подшипники  качения должны быть установлены  на валу и в корпусе так, чтобы  обеспечивалось необходимое радиальное и осевое фиксирование вала.

    По  способности фиксировать осевое положение вала опоры разделяют  на плавающие и фиксирующие. Плавающая опора (Рисунок 3.24,а) допускает осевое перемещение вала в любом направлении. Фиксирующая опора (Рисунок 3.24,б) фиксирует вал, т.е. предотвращает его осевое перемещение в одном направлении. Опора (Рисунок 3.24,в) фиксирует вал в обоих направлениях. Осевые нагрузки могут воспринимать только фиксирующие опоры  (Рисунок 3.24,в).

    Примечание. Fa и Fa’ - варианты осевой нагрузки, которую способна воспринимать фиксирующая опора.

    Рисунок 3.24- Опоры винта:1- плоское пружинное кольцо; 2- кольцо-компенсатор; 3- набор прокладок

    При выборе типа подшипников для плавающих  и фиксирующих опор следует учитывать  их конструктивные особенности. Так в плавающих опорах применяют радиальные шариковые или роликовые подшипники.   

      Вал в большинстве случаев  устанавливают на двух опорах. при этом в зависимости от конструкции подшипниковых узлов возможны различные сочетания плавающих и фиксирующих опор, т.е. различные схемы установки валов.

    Схема 1. Обе опоры плавающие  

      Данную схему(Рисунок 3.25) применяют в тех случаях, когда осевая фиксация вала осуществляется какими-либо другими элементами конструкции. Например, в шевронных зубчатых передачах опоры одного из валов должны обеспечивать его самоустановку относительно другого вала. зафиксированного от осевых перемещений.

    

    Рисунок 3.25-Опора винта:

    1-вал; 2- плоское пружинное кольцо;3-набор прокладок

    Схема 2. Одна из опор фиксирующая, вторая - плавающая.

    Фиксирующая опора фиксирует вал в обоих  направлениях, и может содержать  как один (Рисунок 3.32), так и два подшипника . В качестве плавающей целесообразно выполнять опору, нагруженную меньшей радиальной нагрузкой.

    

    Рисунок 3. 26- Опора винта

    В таком виде система является статически определимой и может быть представлена в виде балки с одной шарнирно-неподвижной  и одной шарнирно-подвижной опорами.

    Осевые  перемещения вала в фиксирующей  опоре зависят от собственного осевого  зазора в подшипниках, способов крепления  колец подшипников на валу и в  корпусе, а также от собственной  осевой жесткости подшипников.

    Основные  достоинства этой схемы:

    - не требуется точно выдерживать  расстояние между опорами. что особенно важно при расположении опор в отдельных корпусах;

    - опоры могут быть расположены  на любом расстоянии друг от  друга, так как температурные  или упругие деформации валов  будут компенсироваться. осевыми перемещениями плавающей опоры;

    - высокая осевая жесткость фиксирующей  опоры, особенно в случае применения  двух роликовых конических или  двойных упорных подшипников.  

      Недостатком этой схемы является  сложная конструкция крепления подшипников на валу и в корпусе.

    Схема 3. Обе опоры фиксирующие.

    Каждая  из опор фиксирует вал в одном  направлении. Различают схемы "враспор" (Рисунок 3.27,а) и "врастяжку" (Рисунок 3.27,б).

    Схема установки вала "враспор" конструктивно  является наиболее простой. Она широко применяется при малых расстояниях  между опорами. При больших расстояниях  между опорами (для радиальных шарикоподшипников    l/d = 8…10) для исключения защемления вала из-за его температурных деформаций необходимо предусматривать зазор Z между крышкой и наружным кольцом подшипника. 

    

    Рисунок 3.27-Опора винта:1-круглая шлицевая гайка; 2- многолапчатая шайба

    При установке вала "врастяжку" расстояние между подшипниками можно увеличить (для радиальных шарикоподшипников  l/d = 10...12), так как температурные деформации вала ведут к увеличению зазоров в подшипниках. 
 
 

 

3.7 Шарико-винтовые пары HIWIN

Прецизионные  ШВП	Катаные ШВП	Высокоскоростные  ШВП серии "Super S"
Высокоскоростные  ШВП	ШВП повышенной нагрузочной  способности	ШВП с принудительным охлаждением Type I
ШВП с принудительным охлаждением Type II	Самосмазывающиеся ШВП	ШВП с торцевыми крышками
ШВП с вращающейся  гайкой

 

Рисунок 328 - Шарико-винтовые пары HIWIN

    Предохранительные фрикционные муфты применяют  при частых кратковременных перегрузках, особенно при ударных нагрузках. Для того чтобы избежать ненужной пробуксовки дисков и отключения механизмов, нажатие пружин регулируют таким образом, чтобы момент сил  трения был примерно на 25 % больше, чем  передаваемый расчетный момент.

    

    Рис. 3.28 - Предохранительная фрикционная муфта

    1 — ведомая полумуфта; 2 — ведущие диски; 3 — ведомые диски; 4 — пружины нажатия; 5 — гайка, регулирующая силу натяжения; 6 — ведущая полумуфта

    

    L

    Рис. 3.29 - Муфта со срезным штифтом 

    Муфты со срезным штифтом применяют  для предохранения от маловероятных  перегрузок. Полумуфты соединены  стальным штифтом, который вставлен в стальные закаленные втулки. .Момент передается от одной полумуфты к другой только штифтом (одним или двумя), работающим на срез. Штифт срезается при перегрузке. Для дальнейшего применения муфты срезанный штифт следует заменить новым.