Шарико-винтовая пара: максимальная точность и высокий ресурс

Шарико-винтовая пара – передача типа «винт-гайка», преобразовывающая вращательное движение винта, передаваемое ему валом шагового двигателя или сервопривода, в поступательное движение гайки, закрепленной на/в столе или шпиндельной коробке. Изначально предназначена для применения в высокоточном оборудовании, но по факту выступает основой для построения кинематических схем управляемых осей в 90% создаваемых сегодня станков с ЧПУ независимо от требований к точности.

Преимущества ШВП перед остальными видами передач:

• высокая точность линейных перемещений;
• КПД доходит до 98%;
• продолжительный ресурс работы;
• в ШВП, в отличие от зубчатых пар, создается преднатяг по требуемому классу;
• возможность использования двигателей меньшей мощности за счет того, что ШВП не требует приложения повышенного усилия для перевода стола или шпиндельной коробки из состояния покоя в состояние движения.

Недостатки: боятся грязи и пыли, ограничения по длине (из-за опасности провисания винта, что ведет к деформации узлов крепления и ускоренному износу гайки), повышенная чувствительность к вибрациям.

Классификация ШВП

Шарико-винтовые передачи классифицируются по нескольким признакам.

Технология изготовления ходового винта. На катаных винтах канавка наносится холодной прокаткой. Этот способ дешевле, но он подходит только для изделий среднего класса точности. На шлифованных винтах канавка нарезается до термообработки, и после шлифуется. Получается дороже, но точнее.

Тип гайки. Бывают фланцевые и круглые, внутри каждого типа разделяются на одинарные и двойные.

Тип механизма возврата шариков. Наружная рециркуляция – шарики возвращаются в рабочую зону по трубке, размещенной снаружи корпуса гайки. Цикл возврата – от 1,5 до 5,5 оборота винта. Внутренняя рециркуляция – переходы для шариков вырезаны на внутреннем профиле гайки на каждом витке. Цикл возврата – один оборот. Концевая система возврата – шарик проходит полный путь по всем виткам, находящимся внутри гайки. Используется в передачах с крупным шагом винта.

Шаг винта – базовый критерий выбора передачи для решения конкретных задач. ШВП с мелким шагом применяются в низкоскоростных станках, они характеризуются высоким ресурсом и высокой нагрузочной способностью. Увеличение шага ведет к снижению способности воспринимать высокие нагрузки, но повышает скорость перемещения.