Появление большого количества производителей комплектующих для станков привело к тому, что выбор необходимой детали или механизма стал отнюдь не простым делом. Для того чтобы правильно понимать принцип работы того или иного элемента станка, следует ознакомиться с его компонентами и кинематикой движения.
Одними из наиболее требовательных и «капризных» составляющих являются направляющие и передачи.
Выбор направляющих
Направляющие в устройстве станка служат опорами для подвижной части (каретки, блока качения). По направляющим перемещаются шарики, расположенные в кассете каретки. От точности выполнения и монтажа направляющих зависит скорость перемещения блока качения, отсутствие заеданий и повышенного трения, а также долговечности соединения. Наиболее используемым типом направляющих в высокоскоростных станках на данный момент являются рельсовые направляющие. По рисунку сечения они делятся на цилиндрические и профильные.
Цилиндрические рельсовые направляющие имеют несколько отличительных характеристик, благодаря которым их используют в станках с длинным ходом блока качения и его значительной массой. Момент сопротивления круглого сечения при изгибающей нагрузке значительно больше, чем у плоских направляющих, что влечет за собой меньший прогиб на большой длине, и возможность воспринимать значительную удельную нагрузку.
Крепление цилиндрических рельсовых направляющих производится непосредственно на станок, что упрощает конструкцию. Но кроме преимуществ этот тип направляющих имеет некоторые недостатки. Главным из них можно назвать невысокую точность, которая получается из-за люфтов во втулках, что к тому же приводит к снижению долговечности соединения.
Значительно более высокую степень точности показывают профильные направляющие. Благодаря проточкам в профиле шарики качения каретки контактируют с направляющей по дуге, а не в точке, как это было в случае с цилиндрическими рельсами. Очень небольшой люфт, а в особо точных направляющих – его отсутствие, обеспечивает высокий термин эксплуатации.
Но вместе с повышенными требованиями к точности, возникает и повышенная стоимость производства, что не всегда удовлетворяет заказчика. Поэтому профильные направляющие в основном используются в очень точных механизмах, оправдывающих такие затраты. Кроме высокой цены производства направляющих, повышаются требования к поверхности крепления, ее шероховатости и прямолинейности. Все это усложняет процесс монтажа, зато обеспечивает максимальную точность.
Вращательно-поступательная пара
Шарико-винтовая передача представляет собой механизм для преобразования вращательного движения в поступательное. В отличие от стандартной пары винт-гайка, она предполагает наличие рядов шариков, по которым собственно и передается энергия движения. В результате трение поверхностей заменяется двухсторонним качением, со значительным снижением потерь и нагрева. Прокатываясь по винтовым поверхностям, шарики возвращаются назад по специальным каналам, образуя тем самым бесконечный поток.
Такой способ передачи движения обеспечивает значительный рост КПД (до 90%), снижает трение, гарантирует плавность хода и безотказную надежную работу винтовой пары в течении всего срока эксплуатации.