Шарико-винтовая передача: классы точности и типы гаек

ЧПУ · 22 марта 2025

Что такое ШВП, чем прецизионные винты отличаются от накатанных, как в гайке возвращаются шарики и каким образом в передаче создают натяг.

Принцип работы

Шарико-винтовая передача (ШВП) — линейный привод, в котором вращение винта превращается в поступательное движение гайки. Между винтом и гайкой нет прямого контакта: усилие передают шарики, катящиеся по канавкам. Трение получается очень малым, а КПД высоким. Винт и гайку изготавливают с жёсткими допусками, поэтому передача подходит для оборудования, где важны точность перемещения и позиционирования. Шариковая гайка обычно крупнее гайки трапецеидального винта, поскольку в ней размещаются шарики и каналы для их возврата. Винты и гайки разных производителей между собой не взаимозаменяемы.

Прецизионные ШВП

По точности передачи условно делят на прецизионные и обычные. К прецизионным относят классы от C0 до C5; для них нормируются прямолинейность и отклонение от заданного направления, а конкретные значения приводятся в каталогах производителей и в стандарте JIS B 1192-1997.

Винт для такой передачи проходит три этапа: нарезание резцом, закалку с нормализацией и шлифовку. После закалки заготовку ведёт: накатанную очень сильно, нарезанную меньше, но достаточно, чтобы потерять прецизионность. Поэтому финишной операцией служит шлифовка, которая убирает накопленные погрешности.

В отличие от обычных, прецизионные ШВП оснащаются сепаратором шариков. Он не даёт шарикам сталкиваться и тереться друг о друга и образует смазочные карманы, удерживающие смазку. В результате снижается шум, уменьшаются колебания крутящего момента, ход становится более плавным, а интервалы между обслуживанием увеличиваются. Конструкция механизма обращения шариков и прочность его контура позволяют таким передачам работать на высоких скоростях.

Обычные ШВП

Нормальный класс точности — от C7 до C10. Требования здесь мягче: нормируется погрешность хода на отрезке 300 мм. Винты этих классов делают накаткой. В самодельных станках и станках начального уровня чаще всего встречается класс C7 с погрешностью ±50 микрон, то есть суммарно в пределах 100 микрон на 300 мм длины.

Как шарики возвращаются в гайке

Шарики прокатываются по канавкам винта и ответным канавкам гайки, после чего возвращаются в начало пути. Этот процесс называют рециркуляцией, и по способу её организации гайки делятся на три типа.

• С возвратным каналом — самый распространённый вариант: шарики подбираются, проходят по трубке канала и возвращаются в исходное положение.
• Дефлекторный — наиболее компактный: дефлектор меняет направление движения шариков, они проходят по окружности ходового винта и возвращаются обратно.
• С торцевой пластиной — лучше других подходит для больших скоростей и винтов с большим шагом: пластина подхватывает шарики и направляет их через отверстие в теле гайки.

Способы создания предварительного натяга

Натяг убирает зазор в передаче, и получают его несколькими путями. При натяге проставкой между двумя гайками ставят регулировочную вставку; меняя её толщину, регулируют величину натяга. Длина такого узла составляет примерно 3,5–4,5 шага ШВП. Натяг со смещением компактнее: он создаётся изменением шага резьбы самой гайки, без проставки, и занимает около 0,5 шага. Натяг с постоянным давлением обеспечивает пружинная конструкция в центре гайки, длина — примерно 4 шага. В остальных случаях натяг регулируют подбором шариков большего или меньшего диаметра.

Вращающаяся гайка

Обычно вращается винт, а гайка закреплена на подвижной части станка. В схеме с вращающейся гайкой наоборот: винт неподвижен. По сути это обычная гайка ШВП, установленная на подшипниках в корпусе, который крепится к деталям станка. На гайке предусмотрено посадочное место под шкив, и двигатель вращает её через зубчатый ремень.

Такое решение применяют с длинными винтами, например там, где по каким-то причинам не подходит реечный привод. Длинный винт на высоких оборотах начинает биться, как скакалка, и вызывает сильную тряску станка. Вращающаяся гайка — один из способов обойти эту проблему.

← Все статьи