Исполнительные механизмы и станки используют шарико-винтовые передачи (ШВП) для преобразования вращательного движения привода в возвратно-поступательное движение узла, такого как каретка. Важно отметить, что качество и технические характеристики ШВП напрямую влияют на точность позиционирования и эффективность работы механизма.

Шарико-винтовые пары (ШВП) состоят из гайки и винта с криволинейным профилем резьбы, в которых находятся шарики для качения гайки вдоль винта. Они используются в различных отраслях промышленности - металлургии, машиностроении, авиации, автомобильной отрасли, текстильной и пищевой промышленности для преобразования вращательного движения в линейное.

С появлением DIY-технологий, на основе ШВП создаются готовые линейные модули, которые включают в себя корпус из металлического профиля, сервоприводы, элементы измерения и автоматики. Такие модули служат основой для будущих станков с ЧПУ и 3D-принтеров.

Преимущества ШВП заключаются в отсутствии потерь на трение скольжения и высокой точности позиционирования. КПД преобразования составляет от 90% и выше. Они характеризуются высокой осевой жесткостью, хорошими динамическими показателями и относительно небольшими габаритами.

Технические характеристики ШВП зависят от области их применения. Класс точности характеризуется шагом резьбы, геометрическими допусками, гладкостью поверхности, наличием люфта, начальным моментом и допустимой рабочей температурой.

Существуют ШВП с зазором и с натягом: первые имеют малую точность из-за осевого люфта, используются в транспортных задачах и в станочных механизмах; вторые применяются для высокоточных задач, где мертвый ход недопустим, например, в робототехнике и станках с ЧПУ.

ШВП бывают катанные и шлифованные, причем катанные показывают меньшую точность и гладкость перемещения по сравнению со шлифованными. Однако существует и метод прецизионной накатки, комбинирующий оба метода, который позволяет получить гладкую поверхность при меньших затратах на производство.

Класс точности ШВП зависит от отклонения гайки относительно винта по длине в 300 мм. Существует стандартная длина ШВП - до 3000 мм и шагом резьбы от 1,5 до 50 мм. Для специфических задач изготавливаются ШВП нестандартного типа, длиной до 6000 мм. Жесткость и способ преднатяга ШВП обсуждается на стадии проектирования.

ШВП. Производители, структура стоимости, защита и маркировка

ШВП, сокращение от шарико-винтовой пары, это механизм для передачи движения в одном направлении с малым коэффициентом трения. В мире ШВП производят несколько компаний, таких как Hiwin, Tbi Motion (Тайвань), KSK Precise Motion (Чехия), PMI Group, CNC, CHTR (Китай), THK, NSK (Япония), Steinmeyer, Bosch Rexroth (Германия), «Микрон» (Украина), SBC (Корея), SKF (Швеция), Gewinde (Швейцария).

Японские, немецкие и шведские производители специализируются на выпуске технологичных ШВП для широкого спектра задач: стандартных и заменяемых ШВП, высокоскоростных, для больших нагрузок, специальной конструкции с твердыми покрытиями и т.д. Однако, их стоимость обычно в 2-2.5 раза превышает цены российских аналогов.

Несмотря на это, в России есть известные производители ШВП, такие как «Техникс», «Точмаш» (г. Санкт-Петербург), «Технический центр Н» (г. Ярославль), «Инмаш» (г. Стерлитамак), ПКФ «Станкосервис» (г. Рязань).

Цена ШВП зависит от нескольких факторов: области применения, длины винта, класса точности, качества высокоуглеродистой стали, способа деформации и обработки канавок, вида фланца, диаметра шариков и других характеристик. Для того, чтобы продлить срок службы ШВП, используют типовые защиты от попадания пыли, опилок и агрессивных веществ на винт, такие как войлочные и резиновые уплотнители, гофрочехлы, сильфонные защиты ходового винта.

При заказе ШВП следует обратить внимание на тип маркировки, которая может различаться у разных брендов. Но ее основные принципы составления одинаковы. Например, кодировка завода «Микрон» по схеме ОМВ 00 iAk-DxPRn-LxI-00-P3, где ОМВ 00 – тип гайки, i – число рабочих контуров (1–6), A – тип фланца, k – расположение отверстий, D – диаметр резьбы, P – шаг резьбы, R – направление резьбы (R – правое, L – левое), n – число заходов резьбы (1–3), L – длина винта, I – длина резьбы, 00 – тип левой и правой присоединительных поверхностей винтов, Р3 – класс кинематической точности резьбы по ISO 3408.

Компания-производитель должна гарантировать качество продукции. При изготовлении по чертежам цена ШВП определяется по себестоимости производства на 1 мм винта. И хотя цена российских ШВП в два раза дороже китайских, но возможность прямого контакта с производителем и поэтапного контроля при изготовлении деталей делают отечественное производство привлекательным для заказчика.

Стоимость шарико-винтовых передач: за стандартные и на заказ

В зависимости от метода изготовления, катание и шлифовка ШВП могут иметь значительные различия в цене. Однако, многие производители стандартных катанных ШВП устанавливают цены по умолчанию без указания метода обработки. Покупателям, которые заинтересованы в ШВП для высокоточного станка, следует обратить на это внимание.

В начале июня 2020 года, цены на стандартные и специальные ШВП имели следующий диапазон:

• 1П756ДФ3.18.000 (Россия), катанная, общая длина 1930 мм, длина резьбы 1020 мм — от 80 тысяч рублей;
• 1П756ДФ3.55.000 (Россия), катанная, для токарных станков, общая длина 885 мм, длина резьбы 674 мм — 90–100 тысяч рублей;
• СМ2116-311 СБ (Россия) для станков с ЧПУ, точность 20 мкм — 90–105 тысяч рублей;
• 6Р13Ф3-00.001 (Россия) для консольно-фрезерных станков, класс П3, общая длина 1596 мм, длина резьбы 1204 мм — 130–150 тысяч рублей;
• SFU-R3210 TECHNIX (Россия), диаметр винта 32 мм — от 69 рублей/см (в среднем 80–100 тысяч рублей за винт длиной от 1000 см);
• SFU-R2505 TECHNIX (Россия), диаметр винта 25 мм — от 33 рублей/см (в среднем 30–45 тысяч рублей за винт длиной от 1000 см);
• ШВП CNC (Китай) из серии SFU для станков с ЧПУ, длина винта 605 мм — 3–4 тысячи рублей, 800 мм — 4–5 тысяч рублей;
• ШВП Tbi OFUR2505T4-DGC5-500-P2 (Тайвань) с натягом, класс С5, длина 500 мм — 20–25 тысяч рублей;
• ШВП Tbi OFUR2505T4-DGC5-860-P2 (Тайвань) с натягом, класс С5, длина 800 мм — 28–32 тысячи рублей;
• ШВП Hiwin 1R25-10T3-FSI-1500-0.05 (Тайвань) с зазором, класс С7, длина 1500 мм — 18–22 тысячи рублей;
• ШВП Hiwin R20-05T3-FSI (Тайвань) с зазором, класс С7, длина 400 мм — 8–10 тысяч рублей.

Прецизионные ШВП отвечают за точность перемещения, важную особенность для стационарных станков и систем со следящим управлением и позиционированием. Изготовление специализированных ШВП требует ответственного подхода. Не стоит экономить на точности и эффективности своего производства, но и переплачивать за ноу-хау тоже незачем.

Материал не представляет собой публичную оферту. Цены актуальны на июнь 2020 года и представлены для ознакомления.

Фото: freepik.com