Самоустнавливающиеся винтовые приводы для станков с ЧПУ
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.
Точная установка гайки и опор подшипников это не только мехобработка с определенными допусками, но и комплекс технологических операций и комплект соответствующей им оснастки.
Уважаемый Константин, спасибо за исчерпывающий ответ. Охотно соглашаюсь со всем, что Вами сказано по поводу приемов обеспечения оптимальной точности при монтаже промышленного оборудования. Однако считаю, что и там не мешает помнить про пропагандируемый мною принцип. Если Вы смотрели раздел “Неподвижные соединения” в основной статье моего сайта, Вы должны были обратить внимание на старую немецию рекомендации к тому, как следует ставить станки на фундамент. Здесь я пока об этом и заикаться не хочу, догадываясь, какой поднимется шум. Но Вы-то понимаете насколько это существенный фактор, когда дело доходит до установки оборудования в термоконстатном помещении и когда деталь идет на выброс из-за открытой форточки. На это здеь отвечать не нужно, - это нас уведет далеко в сторону.
Ваши рекомендации для самодельшиков безусловно полезны. Но только такими примемами всех погрешностей компенсировать нельзя. Микрометриченскими винтами можно выставить ось ходового винта параллельно уже выставленным напаравляющим и соосно с гайкой, если в его опорах стоят самоустанавливающиеся подшипники и тогда не понадобится плавающая гайка. Но что делать когда подшипники жесткие, а привалочные плоскости на портале или станине под корпуса подшипников неизбежно и произвольно наклонены к оси направляющих? Тут винтами не обойтись. Нужны какие-то косые прокладки и т. п. И при любой точности такой пригонки по месту, всегда останутся какие-то, пусть и небольшие, “лишние” изгибные нагрузки на винте и “перекашивающие” на его подшипникох. Не сомневаюсь, что Вы лучше меня знаете приемы и на этот случай. Но это все именно приемы, требующие изрядных навыков, каких нет у большинства самодельщиков.
Наконец, мне еще никто не ответил, как в традиционной схеме привода исходная его регулировка или пригонка по месту может устранить влияние на его работу неибежных деформаций всей системы от рабочих нагрузок.
Проставки штифтуются, крепежные болты затягиваются окончательно
По поводу штифтования. Я знаю, что это хороший прием, но не очень понимаю, как самодельшик может сделать точное отверстие под штифт в двух сопрягаемых деталях уже собранного станка. С помощью дрели? Или я чего-то здесь не понимаю? Ну да ладно с самоделками. Но вот пример из сегодняшней промышленной практики. Я специально тщательно осматривал многие заводские модули линейного перемещения, собираемые из профильных рельсовых направляющих с установленными на них каретками качения. Тут-то сам бог велел после тщательной выверки положения кареток и соединяющей их жесткой плиты ставить штифты. Но их там нет. Видимо, не потому, что изготовители модулей не понимают необходимости штифтовки. А просто потому, что заштифтовать каленый корпус каретки не так-то просто, если вообще возможно. Кстати, изготовителям этих колплектующих следовало бы делать на своих изделиях отверстия под штифты. Если не на каретках (поскольку это бесполезно), то уж на рельсах могли бы сделать. Тогда пользователь мог бы, используя эти отверстия в каленом рельсе как контуктор, сделать отверстия под штифты и в своей “сырой” плите. Но таких отверстий нет. Есть только достаточно свободные крепежные отверстия, которые позволяют выставить рельс, но надежно фиксировать его приходится какими-то другими средствами.
надежно фиксировать его приходится какими-то другими средствами.
Я уже отвечал Роману в соседней теме. Если нет возможности ( желания) штифтовать рельсу,
впрочем, как и каретку, то можно использовать специальные упоры, и их уже штифтовать.
На практике, я так думаю, призводитель направляющих подразумевал для их позиционирования,
как минимум упорные ступеньки на станине, а как максимум точные пазы с посадочными допусками.
Кстати, изготовителям этих колплектующих следовало бы делать на своих изделиях отверстия под штифты.
Вы же сами приводили как примеры, каталоги SKF, в которых можно видеть как устанавливаются рельсы. Стандартно по упорам, в качестве которых или выступы или пазы, в других случаях применют упорные болты, в третьих упорные планки, но ни у одного производителя нет способа штифтования. Это абсолютно не нужно. Так как рельсы обычно упираются в упоры противоположными сторонами, а каретки крепятся к одной детали и чаще всего с одной стороны тоже упираются в буртик. Таким образом исключается сдвиг рельс относительно друг друга.
не очень понимаю, как самодельшик может сделать точное отверстие под штифт в двух сопрягаемых деталях
Согласен, проблема имеет место. Основным узким местом дрели является биение ее шпинделя,
но не забываем, что у всех самодельщиков есть ось Z , как правило с досточно
точным шпинделем.
Вот ее в сборе и можно использовать в качестве сверлилки.
Лучше всего изготовить или купить специальное приспособление ( можно и УСП),
обеспечивающее прямой угол.
В крайнем случае изготовить направляющие втулки
(можно в виде плиты толщиной не менее трех диаметров) с резьбовыми зажимами.
Сверлить не спеша, острым сверлом с крестовой подточкой, с маслицем, сразу в размер,
естественно с припуском на развертку.
Развернуть руками.
но ни у одного производителя нет способа штифтования. Это абсолютно не нужно. Так как рельсы обычно упираются в упоры противоположными сторонами, а каретки крепятся к одной детали и чаще всего с одной стороны тоже упираются в буртик. Таким образом исключается сдвиг рельс относительно друг друга.
Думаю, что Бывший механик лучше меня мог бы Вам обяснить зачем “это нужно”, и в чем разница между штифтами и упорами, показанными на приведенной вами картинки. Левая каретка вместе с рельсом или отдельно от него может уйти влево, а правая - вправо. В этой схеме направляющих штифты могут заменить “точные пазы с посадочными допусками”. При чем эти пазы должны быть как на станине под обоими рельсами, так и на плите над обеими каретками. Можно, конечно, дополнить упоры-ступентки упорными болтами или еще какой-либо прием применить (я ведь сам писал о “других средствах”), но то, что нарисовано, штифты полноценно не заменяет. Не так ли, Константин?
Совет Вам Марат. Пореже упоребляйте слова, вроде “абсолютно не нужно”. Даже при хорошем понимании ситуации, всегда есть вероятность что-то упустить из виду. Тем более, когда и понимание хромает, лучше писать “на мой взгяд” или “мне кажется”.
как самодельшик может сделать точное отверстие под штифт в двух сопрягаемых деталях уже собранного станка
На блоке подшипников предварительно сверлят “дырки” под развёртку, затем всё это выставляют на станке и затягивают, а затем по месту дрелкой…
ну и развернуть собственно.
Но их там нет. Видимо, не потому, что изготовители модулей не понимают необходимости штифтовки
Вы правы, производители предусматривают совершенно другой способ и связан он с тем что рельса, особенно длинная, должна иметь
некоторую степень “свободы перемещения” вдоль рельсы воизбежание дополнительных напряжений, тепловых и механических в время работы.
Ведь не зря обусловленно усилие затяжки болтов!
И вопрос:
Есть две балки, одинаковой длинны и сечения, ну и материал соответственно один и тоже.
Одна лежит свободно на опорах, а вторая имеет жёстко закреплённые концы.
Пролёт одинаковый и первом, и вовтором случае.
И собственно вопрос:
Какая из балок сможет нести большую нагрузку при условии одинаковой стрелки прогиба?
то, что нарисовано, штифты полноценно не заменяет
Пара штифтов на детали, фиксирует ее на плоскости полностью, это очевидно.
воизбежание дополнительных напряжений, тепловых и механических в время работы.
На направляющих станков Вам это не грозит. Что бы почувствовать тепловые деформации,
рельса должна быть значительно длиннее.
И вопрос:
Хотел отправить Вас читать Беляева, но потом посмотрел на возраст, извините.
Ответ: очевидно, что во втором.
Где то мне попадался готовый калькулятор с
возможностью установки расчетной схемы, но с разгона не найду.
Еще можете подружится с Солидворксом там есть Симулейшн, но это
чуть дольше.