Типовые механизмы приводов подач (тяговые устройства). Современные механизмы подачи, шаговые двигатели, сервоприводы

Тяговые устройства служат для перемещения подвижных узлов станка по направляющим прямолинейного или вращательного движения. Они являются последним звеном кинематической цепи привода подач, вспомогательных движений или главного привода (карусельные, протяжные, строгальные, долбежные станки).

Требования предъявляемые к тяговым устройствам:

1) Обеспечить заданное значение изменения скорости движения(как правило необход. Поддерживать постоянной)

2) Высокая чувствительность (перемещение на малый путь

3) Быстродействие всего привода. В значительной мере зависит от инерционных и упругих свойств всего привода.

4) Жесткость тягового устройства. Влияет на статические и динамические погрешности движения исполнительного узла станка.

5) Отсутствие зазоров

Тяговые устройства бывают:

1) Механические - служат для преобразования вращательного движения в прямолинейное движение в узлах станка вдоль направляющих. Наибольшее распространение получили:

· Винт-гайка

· Кривошипно-шатунный

· Червяк-рейка

· Колесо рейка

· Ленточный механизм

2) Электромагнитные – используются редко так как не могут создать значительное тяговое усилие.

Наибольшее применение нашли:

· Линейный электродвигатель

· Соленойды

· Безконтактные электромагнитные передачи

3) Гидравлические – распространение виде поршень - цилиндр

4) Пневматические

Выбор того или иного тягового устройства в значительной мере зависит от величины тяговой силы и необходимого перемещения подвижного узла.

Пара винт—гайка скольжения отличается:

1) малым шагом при применении в качестве тягового устройства однозаходных ходовых винтов, что обусловливает высокую редукциюи малый крутящий момент на ходо­вом винте:

2) самоторможением при одно- и двухзаходных винтах, что позволяет применять эту пару для установоч­ных движений под нагрузкой и для вертикальных перемещений с целью более надежной фиксации подвиж­ного узла.

Недостатком передач винт—гайка скольжения является наличие смешенного трения и связанное с ним изнашивание, а также низкий КПД одно- и двухзаходних винтов.

Материал винта: азотируемые стали 18ХГД, 40ХФА

Материал гайки: оловянистые бронзы, в случае невысоких требований точности применяют полимерные материалы.

Из соображений наименьшего трения целесообразно применять прямоугольный профиль резьбы однако в станках он применяется редко, более распространенным является трапециидальный профиль с углом профиля 30°, а в прецизионных станках применяют резьбы с меньшим углом профиля (10—20°).

Длинные ходовые винты обычно изготавливают составными, причем длина составных частей 600-1500 мм.

Передача винт—гайка качения является основным видом тяго­вого устройства для станков с числовым управлением. Механизмы винт—гайка качения используют в приводе подач столов, суппортов, траверс почти всех станков малых и средних размеров, а также и некоторых тяжелых станках. Другой областью широкого при­менения механизмов является привод подач обычных станков, неоснащённых системами Числового управления, таких, как фрезерные, токарныё. расточные, сверлильные, шлифовальные, зубообрабатывающие, резьбообрабатывающие, агрегатные станки автомати­ческих линий, копировальные и т. д. Причиной, этого является высо­кая Жесткость и безотказность соединения винт—гайка.

Основными преимуществами механизмов винт—гайка качения являются:

· возможность передачи больших усилий;

· низкие: потери на трение; КПД этих механизмов составляет 0,9— 0,95 по сравнению с 0,2—0,4 для передач винт—гайка скольжения;

· малый крутящий момент на ходовом винте вследствие высокого КПД возможность полного устранения зазора в механизме и создания натяга, обеспечивающего высокую же­сткость;

· почти полная независимость силы трения от скорости и весьма малое трение покоя, что способствует обе­спечению устойчивости (равномерности) движения;

· высокая точность за счет создания предварительного натяга;

· малая изнашиваемость, а следова­тельно, длительное сохранение точно­сти; малое тепловыделение, снижа­ющее температурные деформации винта и повышающие точность обработки;

Передача червяк—рейка качения представляет собой короткий шариковый винт, который в результате вращения пере­мещается по длинной червячной рейке, укрепленной на станине станка. Возврат шариков осуществляется через канал, расположен­ный в теле червяка. Передача обладает сложной технологией изго­товления (шлифование резьбы секций реек длиной 200—300 мм), а также сложным монтажом (непараллельность направляющих станка оси рейки не должна превышать 5—8 мкм на всей длине хода). По этим причинам шариковые передачи червяк—рейка пока широкого распространения не получили, но по мере совершенство­вания область их использования будет расширяться. Достоинством передачи качения перед гидростатической передачей червяк—рейка является отсутствие системы смазывания и меньшие температурные деформации.