Самоустнавливающиеся винтовые приводы для станков с ЧПУ
Не имеет никакого отношения!
Еще раз советую прочитать, что написано в самом начале текста по ссылке в первом посте этой темы.
Вот гайка ШВП, о которой там говорится:
Вот планетарная гайка с такми же цапфамы:
Возможны и другие конструктивные варианты, например гайка миниатюрной ШВП с цапфами, выполенными заодно с корпусом гайки, на его средней части. О них я тоже писал.
Будь гайка хоть трижды планетарной или гайкой с трапециедальной или какой-угодно иной резьбой, цапфы на гайке (когда они есть, как это имеет место на фото по ссылке в посте 98) предназначены для ее установки в полуподвес (частичная самоустанавливаемость) или в полный карданный подвес (полная самоустанаваливаемость). На эскизе гайки ШВП хорошо видно, что специальный фланец с цапфами наворачивается на ту же резьбу, с помощью которой эта гайка обычно крепится на жесткую опору. Других элементов крепления нет. То же самое и с планетарной гайкой, только ее цапфы выполнены не на съемном фланце, а на корпусной детали гайки.
Если все это не имеет никакого отношения к самоустанавливаемости, скажите для чего же сделаны эти цапфы?
паанравился этот узел, чесслово! А опорный подшипник не нужен? Вас не смущает то, что при таком исполнении упорные подшипники должны воспринимать ещё и радиальные нагрузки ? А это дополнительные нагрузки на двигатель, повышеный износ подшипников, прямой путь к потере шагов и уменьшению максимальной скорости перемещения. Вы устранили неточность изготовления, за счёт самоустановки и попутно внесли дополнительные механические потери в паре подшипников. Ктомуже максимальные обороты ШВП в таком узле будут значительно ниже, из-за плавающей опоры, а соответственно и максимальная скорость перемещения тоже будет ниже в сравнении с нормальной, “жёсткой” установкой вала в паре опорно-упорных подшипников. И зря вы игнорируете вопросы которые я задаю, они не просто “потрындеть”. А по ссылке совсем не ШВП. Там планетарная гайка с многозаходным валом…
Этот узел годится как для консольного винта (одноопорного), так и для двухпорного. Во втором случае, естественно, нужен опорный подшипник на втором конце винта. И это будет тот же закрытый сферический двухрядный шариковый подшиник, встроенный в опору со свободой перемещения вдоль оси этой опоры. Этот узел был уже показан (см. Рис. 5 в посте 9). Мне казалось, что это понятно без дополнительных разъяснений.
Ничего меня по поводу поставленных в узел подшипников не смущает. Упорные подшипники, поставленные с преднатягом, будут нормально работать при мизерных радиальных нагрузках в узле. Мизерность этих нагрузок обеспечивается именно установкой гайкой на карданном подвесе. Для того и ставиться этот подвес, чтобы снять с гайки и, следовательно, с винта радиальные нагрузки и нагрузки от перекоса гайки, неизбежные при жестком креплении гайки.
В традиционной конструкции этого узла радиально-упорные подшипники ставятся с таким же натягом. Поэтому никаких дополнительных нагрузок нет. Динамическая грузоподъемность этих упорных подшипников составляет 870 кГс. Если знаете что это такое, и как по этому показателю рассчитывается долговечность, делайте выводы о их работоспособности в этом узле.
С чего Вы взяли, что “максимальные обороты ШВП в таком узле будут значительно ниже, из-за плавающей опоры”. Это совершенно не связанные вещи. Какие предельные обороты допускаются для подшипников винта (в данном случае - 7000 об/мин при пластичной смазке и 9500 при жидкой) с такими оборотами и можно крутить ШВП (если, конечно, гайка ШВП допускает такие обороты) и наличие плавающей гайки тут совершенно не при чем. Понятно, реальные обороты ШВП на станке очень далеки от ограничения для подшипников. Или я чего-то не понимаю? Просветите, пожалуйста.
Я обязан отвечать на все ваши вопросы? Я и сечас отвечал на них неохотно. Не нравится мне манера, в которой Вы их ставите. Например, вот это: “паанравился этот узел, чесслово!”. Не стоит издеваться на тем, в чем Вы очень мало разбираетесь.
Проблема жесткости порталов и станин ни имеет никакого отношения к теме самоустанавливающихся приводов.
Никакие шарниры ее не решат. Это совершенно отдельная и актуальная для станкостроения тема.
Это именно та тема, куда и необходимо сосредоточить все усилия.
Это именно та проблема, которая имеет прямое отношение к теме самоустанавливаемости приводов. Мне это кажется очевидным.
Вот пример. Есть портал, на нем суппорт, на которм жетско закреплена гайка ходового винта. Опорные подшипники этого винта закреплены на двух стороных портала. При сборке привода, с помощью каких-то прокладок и т. п. отрегулировали положение гайки. Вспомните, как у Графа, после установки прокладки толщиной всего 0,05 мм винт стал вращаться легче. Это показывают, что самые малые смещения гайки оказывают существенное влияние на работу гайки и всего привода.
При работе, как справедливо писал Nickols, портал изгибается и гайка неизбежно смещается от исходного положения вместе суппортом, на котором она жестко закреплена. При этом корпуса подшипников на конце портала остаются почти на месте, но чуть-чуть поворачиваются в плоскости XY. Это чуть-чуть хватает, чтобы усложнить жить подшипникам в опорах, если это не самоустанавливающиеся подшипники. Особенно это плохо для спаренных радиально-упорных подшипников, которые обычно ставятся на одном из концов винта.
Самоустанавливающийся винтовой привод компенсирует все эти деформации не в том смысле, что он устраняет их. Деформация портала никуда не исчезает (Нет усилий без деформаций, - закон Гука ни отменить, ни как-либо “компенсировть” нельзя. Можно их уменьшить за счет повышения жесткости портала, но устранить совсем нельзя). В данном случае самоустанавливающийся привод компенсирует деформации портала и всей системы в том смысле, что устраняет их вредное воздействие на самого себя.
Если все это не имеет никакого отношения к самоустанавливаемости, скажите для чего же сделаны эти цапфы?
Я не вижу на гайке ничего такого, с помощью чего её можно было бы закрепить в корпусе. Остаётся предположить что конструктор по какой-то конструктивной причине выбрал способ крепления через цапфы… Я про нижнее фото.
То что наверху есть резьба и навёрнут фланец с цапфой не говорит о том, что такой способ применяют на станках - это просто один из способов крепления - есть много других точных приводов где может применяться ШВП, но где не требуются таких условий, как в станках.
Но на станках с ЧПУ, которые я видел, такого крепления не наблюдал ни разу…
устраняет их вредное воздействие на самого себя
Я с этим совершенно не спорю. Идея самоустанавливающихся подвесов очень интересна и наверняка заслуживает
исследования , развития и внедрения. Но там где надо.
Задумайтесь, какую она здесь выполняет функцию. Устраняет проблемы, возникшие из-за
неверно спроектированной конструкции (не жесткой) и не качественно выполненной
мехобработки .
Если руководствоваться этой логикой, то можно зайти очень далеко и придумать
множество устройств защиты, к примеру, от пьяного фрезеровщика, от прогулявшего технолога и,
не дай бог, от недовольного жизнью конструктора.
Но все предусмотреть все равно не удастся.
Пример можно какой-нибудь?
Гироплатформа подойдёт? Тоже карданный шарнир, и весь в механизации. Если же надо именно подвес гайки швп с энкодерами, то такого я не знаю, просто привёл аргумент, как такой подвес может послужить увеличению точности перемещений.
Шарнир можно обвешать энкодерами
Так может сделать станину резиновой а направляющие крепить “на глаз”.
Вы уж конечно извините, может я совсем отстал от жизни, но мне кажется
подобные технологии должны стоить чуть дороже, чем несколько лишних
килограмм металла для станины и стола.
Так может сделать станину резиновой а направляющие крепить “на глаз”.
Вы уж конечно извините, может я совсем отстал от жизни, но мне кажется
подобные технологии должны стоить чуть дороже, чем несколько лишних
килограмм металла для станины и стола.
А что, несколько килограмм металла не надо прецизионно обработать? ))) Дорог не металл, а его логистика и обработка.
А что, несколько килограмм металла не надо прецизионно обработать? ))) Дорог не металл, а его логистика и обработка.
Прямо даже как то стыдно за столицу Москву. Неужели у вас энкодеры ( и что там с ними еще в комплекте) стоят дешевле,
чем “страшно прецезионная”, с точностью пару соток, мех обработка.
Меня в этой дискуссии не покидает чувство, что нам какие то враги подкинули
криво спроектированный , криво собранный станок и нам теперь некуда деваться.
Осталось только одно: любой ценой, не смотря ни на какие сложности и затраты,
применяя космические технологии и космический бюджет, таки добиться от него
“прецезионной” точности в 0.085 мм при обработке доски.
Я не вижу на гайке ничего такого, с помощью чего её можно было бы закрепить в корпусе. Остаётся предположить что конструктор по какой-то конструктивной причине выбрал способ крепления через цапфы… Я про нижнее фото.
То что наверху есть резьба и навёрнут фланец с цапфой не говорит о том, что такой способ применяют на станках - это просто один из способов крепления - есть много других точных приводов где может применяться ШВП, но где не требуются таких условий, как в станках.
Но на станках с ЧПУ, которые я видел, такого крепления не наблюдал ни разу…
Если Вы чего-то “не наблюдали ни разу”, не значит, что этого нет и, тем более, что этого не может быть. В каталоге SKF ясно написано для чего нужны эти цапфы. Для винтовых приводов с рельсовыми напарвляющими качения. То есть именно для того, что применяется в разных местах и в станках с ЧПУ, в частности. Другое дело, что они применяются редко. И поэтому делаются фирмой только на заказ. Ну так истина большинством голосов не устанавливается. Если имеете обоснованные доводы в пользу неприменимости всего этого в станках, давайцте вместе их рассмотрим. А “ни разу не наблюдал…”, это не довод.
Прямо даже как то стыдно за столицу Москву. Неужели у вас энкодеры ( и что там с ними еще в комплекте) стоят дешевле,
чем “страшно прецезионная”, с точностью пару соток, мех обработка.
Я думаю, что электроника будет дешевле.
Меня в этой дискуссии не покидает чувство, что нам какие то враги подкинули
криво спроектированный , криво собранный станок и нам теперь некуда деваться.
Именно так.
Я думаю, что электроника будет дешевле
Все, сдаюсь.
ПС: Сажусь на камаз, гружу туда какой нибудь СФ676п и еду бабло рубить в столицу.
Расчитываться будете гироплатформами.
Для винтовых приводов с рельсовыми напарвляющими качения
Это совсем не говорит о том, что применяются в станках ЧПУ… Приводы с рельсовыми направляющими и ШВП применяются повсеместно в массовом производстве, в качестве транспортных линий, в качестве податчиков заготовок к роботам и т.д. и т.п, но как вы понимаете ни высокой точности ни высокой жёсткости там не надо…
Если имеете обоснованные доводы в пользу неприменимости всего этого в станках, давайцте вместе их рассмотрим
Свои доводы я (и не только я) уже приводил - ухудшение жёсткости и необоснованное удорожание конечного продукта.
Вы же в свою очередь давите только на одно - что это хорошо (по вашему мнению) - других рельных доводов я пока так и не услышал.
С чего Вы взяли, что “максимальные обороты ШВП в таком узле будут значительно ниже, из-за плавающей опоры”. Это совершенно не связанные вещи.
С чего взял…
ШВП диаметром 16 мм и длинной 350 мм допускает до 17000 об/мин,
а тотже ШВП но 1500мм длинной всего 1000 об/мин. причём обороты в первом случае
ограничены гайкой, а во втором случае валом, при больших оборотах он потеряет устойчивость.
Так же на устойчивость влияет тип заделки концов вала, в том что вы предложили
полутораметровый вал будет крутиться примерно 750-800 об/мин. без потери устойчивости.
Кстати, тот проект что мне понравился к гайке не имеет ни какого отношения, там чётко прорисован вал.
В том же каталоге СКФ для ШВП есть расщёты валов и в этих расщётах присутствует коэффициент устойчивости,
для каждого типа установки вала он свой.
С чего взял…
ШВП диаметром 16 мм и длинной 350 мм допускает до 17000 об/мин,
а тотже ШВП но 1500мм длинной всего 1000 об/мин. причём обороты в первом случае
ограничены гайкой, а во втором случае валом, при больших оборотах он потеряет устойчивость.
Так же на устойчивость влияет тип заделки концов вала, в том что вы предложили
полутораметровый вал будет крутиться примерно 750-800 об/мин. без потери устойчивости.
Кстати, тот проект что мне понравился к гайке не имеет ни какого отношения, там чётко прорисован вал.
В том же каталоге СКФ для ШВП есть расщёты валов и в этих расщётах присутствует коэффициент устойчивости,
для каждого типа установки вала он свой.
Так вот Вы о чем – о критической скорости вращения по условию устойчивости.
Но Вы же писали: “максимальные обороты ШВП в таком узле будут значительно ниже, из-за плавающей опоры”.
Если Вы имели в виду подшипниковый узел, показанный на приведенном Вами моем рисунке, то это не плавающая опора. Она самоустанавливающаяся, но не плавающая. В предложенной мною конструкции «плавающей» является гайка. Поэтому я и написал, что от нее обороты винта никак не зависят и что “наличие плавающей гайки тут совершенно не при чем”. Вот, что написано по этому поводу в каталоге SKF:
«В общем случае гайка не рассматривается, как опора винта. Возможные погрешности монтажа узла винта учитываются коэффициентом безопасности 0,8 при расчете критической скорости вращения. Расчет с учетом гайки в качестве опоры винта требует практических испытаний и возможной оптимизации конструкции».
Значение критической скорости вращения по условию потери устойчивости действительно очень существенно зависит от типа подшипниковых опор винта, как и значение критической силы продольного сжатия винта по условию потери продольной (осевой) устойчивости.
То есть речь нужно вести о двух разных видах потери устойчивости. SKF приводит формулы для обоих случаев и в этих формулах есть коэффициенты, учитывающие тип подшипниковых опор винта. (Кстати, коэффициентов для предложенных мною подшипниковых опор там нет, но их можно найти в других источниках. И, видимо, эти источники у Вас и у меня дают близкие значения. Вы получили для полутораметрового винта “моей конструкции” максимальные обороты на уровне 750 - 800 об/мин, мой расчет дал примерно 940. На мой взгляд, обе цифры достаточны для «хоббийных» станков. А для более «серьезных» и скоростных станков нужно и другие винты ставить).
Уверенно заявляю, что предлагаемая SKF методика расчета критической скорости вращения и критической силы продольного сжатия винта не корректна. Во всяком случае, в том виде, в каком эта методика представлена в фирменном каталоге.
В формуле для критической скорости никоим образом не учитывается наличие силы продольного сжатия. А в формуле для критической силы продольного (осевого) сжатия никоим образом не учитывается фактор вращения винта.
Но на практике одновременно имеют место и вращение, и продольное сжатие. Понятно, что продольно сжатый винт потеряет устойчивость на гораздо меньшей скорости вращения, чем при отсутствии сжимающей нагрузки. Также как он потеряет продольную устойчивость при гораздо меньшей силе сжатия, чем когда он не вращается с высокой скоростью. Если подразумевается, что взаимное влияние указанных факторов учитывается коэффициентом безопасности, то нужно приводить различные коэффициенты для разных значений реальных скоростей вращения и реальных сил сжатия винта. А в каталоге для расчета критической скорости коэффициента безопасности вообще нет, а для критической силы сжатия дается лишь одно его значение – 3.
В обоих случаях потери устойчивости очень существенное отрицательное влияние имеют «лишние» нагрузки, в виде радиальных сил и перекашивающих моментов на гайке и на подшипниковых опорах винта. Они неизбежны при традиционной конструкции привода и практически отсутствуют при самоустанавливающейся схеме.
Вот в этом я совершенно согласен с составителями каталога ШВП SKF, хотя они и немного лукавят.
Вот картинка и цитата из каталога, на которую я неоднократно пытался обратить внимание присутствующих:
«После сборки, любая радиальная нагрузка или нагрузка от момента, действующая на гайку, будет вызывать перегрузку ее контактных поверхностей, значительно уменьшая, таким образом, срок службы (Фиг. 1). (Надписи на Fig 1: Слева – Да, Осевые нагрузки, справа – Нет, Радиальные нагрузки, Моменты).
Для надлежащего выравнивания и устранения не осевой нагрузки должны использоваться компоненты линейных направляющих SKF. Параллельность винта направляющим должна быть тщательно выверена. Если линейные направляющие других производителей оказываются несостоятельными, мы предлагаем устанавливать гайки на цапфах или на карданном подвесе, а винты монтировать на самоустанавливающихся подшипниках.
Установка винта с натяжением способствует выравниванию и устраняет потерю осевой устойчивости.»
А лукавство, на мой взгляд, состоит в том, что SKF «кивает» на конкурентов. Мол, у других производителей направляющие могут оказаться плохими. Поэтому предлагаем в качестве «лекарства» самоустанавливающиеся узлы подшипниковых опор и гайки. А если купите к нашей ШВП еще и наши же направляющие, все будет хорошо и без самоустанавливаемости.
Может быть, у SKF направляющие действительно лучше, чем у других, - не знаю, не пробовал. Но какие-то погрешности изготовления и монтажа всегда и у всех есть.
А если купите к нашей ШВП еще и наши же направляющие, все будет хорошо и без самоустанавливаемости.
вот и решение задачи, пугают “чучелом” сложности само устанавливающих конструкций, лучше типа купить комплект у них. Думаю кто купил ШВП от SKF ему не сложно купить и направляющие от SKF, и поступить по рекомендациям производителя.
Но на практике одновременно имеют место и вращение, и продольное сжатие.
Не совсем согласен. Эти факторы, скорее, действуют по отдельности.
Высокие скорости вращения характерны для режимов ускоренного перемещения
каретки, при которых ( в нормально спроектированной конструкции) силами
продольного сжатия можно пренебречь.
А вот в режиме резания, когда эти силы существенны, высоких скоростей винта,
как правило, не бывает.
ПС: динамические нагрузки, при старте тяжелой каретки, должны, конечно,
устраняться исключительно программным путем.
Ну вот пришли к “консенсусу” …
😃
Ну вот пришли к “консенсусу” …
Ирония, иронией, но на самом деле, как мне кажется, самоустанавливающиеся приводы
вполне могут, и наверняка занимают, определенную нишу.
Я думаю это касается многих ходовых механизмов, которые
не могут быть обработаны, условно говоря, на столе станка.
Например, в силу своих огромных размеров и веса, какие нибудь приводы кранов или
других тяжелых транспортных механизмов.
Еще одной причиной может быть обязательная небходимость “полевой сборки”,
например в шахте, под землей, или, скажем где то в тайге на нефтедобыче.
Рад, что страсти, наконец, улеглись.
Консенсус - не консенсус, но все успокоились. Те, кто решительно не приемлет принцип самоустанавливаемости, поняли, что им ничто и никто не угрожает и что они спокойно могут продолжать строить свои станки так, как привыкли. И что прявлять заботу о собратьях, которые вдруг могут “сбиться с пути праведного”, не стоит. Хотят попробовать, - флаг им в руки, как сказал в соседней теме Граф.
А те, кому этот принцип показался сисмпатичным, но дорогим или слишком сложным, поняли, что можно найти и не сложые и не дорогие решения. Такие, например, как последний вариант карданного подвеса и самоустанавливающейся опоры винта с упорными подшипниками.
Сейчас мало свободного времени. Но надеюсь, вскоре предложить здесь еще одно интересное, на мой взгляд, решение привода. На этот раз с вращающейся гайкой. В нем будут учтены все высказанные до сих пор существенные замечания и мои сосбтевенные новые знания, почерпнутые в этой дискуссии, за что всем спасибо!
Отыскал добротный каталог по ШВП одесского завода «Микрон». Не знаю, каково реальное качество этих ШВП по сравнению с продукцией SKF, но каталог явно лучше. Там скрытая хвала своих изделий и поругание продукции конкурентов, а здесь точная и исчерпывающая информация о конкретных характеристиках.
Так что, в дальнейшем буду предлагать конструктивные решения на основе комплектующих из этого каталога.
А пока привожу две таблицы, как аргумент в споре о целесообразности применения принципа самоустанавливаемости в самодельных станках с ЧПУ.
Обращаю ваше внимание на то, что в таблицах приведены параметры точности, заявляемые заводом. Чтобы эти параметры были сохранены на реальном станке, необходим тот же порядок точности взаимного положения посадочных мест под гайку на суппорте и под опоры винта на портале или на станине.
Прошу оценить, насколько это реально. Особенно прошу это сделать Бывшего механика, как человека, знающего толк в допусках на мехобработку и в возможностях технологического оборудования, на котором эта обработка может быть выполнена.
Отмечу, что самоустанавливающаяся конструкция без особых ухищрений и гораздо дешевле обеспечивает практически полное сохранение исходной заводской точности ШВП.
Прошу оценить, насколько это реально.
Уважаемый Даниил, сохранить точность винтовых пар совершенно реально.
Просто эту задачу нужно рассматривать в общем контексте работы над
конкретным станком с привязкой к его размерам, весу, требуемой точности,
параметров направляющих и так далее.
Точная установка гайки и опор подшипников это не только мехобработка
с определенными допусками, но и комплекс технологических операций и
комплект соответствующей им оснастки.
К примеру, никто не станет выполнять финишное крепление опор
подшипников на многотонной станине, длинной несколько метров,
без уже собранной каретки с установленной гайкой.
Каретка загоняется в крайнее положение и опора штифтуется “по месту”.
Точно так же существуют десятки и сотни, специально продуманных,
технологом по сборке, приемов, позволяющих добиться необходимой
точности даже на станках весом в десятки тонн.
Что касается формата станков, о котором идет разговор на
форумах самодельщиков, то, в условиях производства,у нас,
даже сборки из УСП , соответствующего размера, имели на порядок
большую точность, чем необходима для нормальной работы
винтовых пар.
То есть, при таких размерах станка, изготовить финишные посадочные места под гайки и опоры
сразу, не составляет ни малейшего труда.
Технологическая оснастка подобных размеров (специальная, не УСП) имела
микронную точность уже 30 лет назад.
ПС: Хочу сразу оговорится, я не призываю самодельщиков выполнять
мехобработку с микронной точностью ( не пугайтесь), для точной установки винта существуют менее затратные приемы.
На вскидку, простой прием:
Дано: станина с выставленными направляющими и выполненными привалочными
плоскостями под установку подшипников винта.
Примерные рекомендации по сборке:
-
Опоры подшипников выполняются не в станине, в специальных
проставках . -
Вал в сборе с гайкой подшипниками,опорами и проставками “наживляется” к
привалочным плоскостям станины и поджимается с определенным усилием,
позволяющим тугой поперечный ход, в пределах люфта отверстий проставок. -
Рядом с проставками, на привалочные плоскости, закрепляюся
специально изготовленные “уголки” с микрометрическими винтами
(или просто с винтами с мелким шагом). На каждом “уголке” винты
расположены взаимно перпендикулярно. -
Поджатием винтов добиваются точного положения ходового
вала относительно направляющих. -
Проставки штифтуются, крепежные болты затягиваются окончательно.
6.Уголки снимаются, для дальнейшего применения.
- Гайка крепится к столу.