Предприятие "KSK Precise Motion" выпускает шарико-винтовые передачи с 1967 г., осуществляя поставки по всему миру. Для обеспечения вы­сокого качества изделий и оперативной поддержки партнеров компания "KSK Precise Motion" прилагает много усилий и постоянно совер­шенствует свои технологические возможности. Подтверж­дением этому является ежегодное участие в престиж­ных конкурсах по инновациям и получение высоких премий. Высочайший уровень системы управления качеством на предприятии подтвержден международным сертификатом качества согласно стандарта EN ISO 9001:2008.
Среди главных целей предприятия можно отметить стремление максимально поддержать раз­витие машиностроения. Активное участие в деятельности промышленных ассоциаций и сотрудничество с ними позволяет в определенной мере достигать поставленных задач. Предприятие "KSK Precise Motion" входит в такие организации, как:
Союз машиностроительных технологий, Европейская ассо­циация отраслей станкостроения (CECIMO), Брненская реги­ональная торгово-промышленная палата.

Назначение и применение

Шарико-винтовая передача (далее по тексту «ШВП») – механическая передача, с высокой степенью эффективности, преобразующая вращательное движение в поступательное, или наоборот (не является самоконтря­щейся). Отличается высокой степенью жесткости, точности и стойкости.
ШВП применяются в самых различных областях машино­строения, благодаря своей высокой эффективности в связи с низким сопротивлением качения при передаче движения.

ШВП чаще всего используются в следующих отраслях:
-Автопром (домкраты для автомобилей, детали автомобилей);
-Производство медицинской техники (больничные кровати / Рентгены);
-Атомная промышленность (Механизмы управления  подачи стержней / механизмы управления   электрическими распределителями / заправочные машины);
-Металлургическая промышленность (подъем потолков, Металлургические заводы);
-Авиастроение (Детали самолетов, оборудование аэродромов);
-Производство обрабатывающих станков (Направляющие оси и механизмы перемещения станков с ЧПУ);
-Прочие отрасли станкостроения (деревообрабатывающие станки, упаковочные машины, станки для бумажной промышленности, станки для пластиковой промышленности, станки для специальной обработки).

Конструкция шарико-винтовой передачи

Шарико-винтовая передача – это узел, состоящий как правило из следующих частей:

• винт шарико-винтовой передачи,
• гайка или две гайки (содержит элементы для переката ша­риков; обеспечивающие предварительный натяг; уплот­нительные и смазочные элементы),
• шарики.

 

Способы изготовления резьбы шарико-винтовой передачи

Точность и качество шарико-винтовых передач в значительной степени зависят от уровня технологии производства. Для изготовле­ния резьбы шарико-винтовых передач, как правило, используют­ся следующие технологии:
Шлифование (достигаемый класс точности шага резьбы на винте ШВП – вплоть до P1)
Накатка (достигаемый класс точности шага резьбы на винте ШВП – вплоть до T5)

Профиль шарико-винтовой передачи

Для достижения максимальной эффективности передачи необходимо добиваться идеальной формы профиля резь­бы ШВП. Профиль резьбы наших ШВП не является круглым, он образован двумя радиусами, находящимися на разных осях по отношению друг к другу (так называемый профиль готической арки, см. рис.). Данная форма профиля резьбы обеспечивает идеальное соотношение эффективности и не­сущей способности шарико-винтовой передачи.

Методы установки предварительного натяга шарико-винтовых передач

Материалы, используемые для изготовления шарико-винтовых передач, и их термическая обработка

Для изготовления винтов шарико-винтовых передач мы исполь­зуем стали марок 42CrMo4, CF53 и 14 260 (согласно стан­дарта ČSN). Для изготовления гаек чаще всего используется материал 100CrMn6.
Гайка и резьбовая часть винта закалены до твердости 58-60 HRC. Сердцевина и резьбовая часть винта обладают мини­мальной прочностью Rm = 650 MПa. Для проверки каче­ства материала мы проводим длительные испытания долговечности с последующим анализом наиболее изношенных частей передачи по достижении заданной границы износа. На основании полученных данных и информации о условиях эксплуатации оборудования можно спрогнозировать реальный срок службы изделия или предложить для данных условий оптимальное техническое решение.

Несущая способность, жесткость и стойкость передачи

Следующим основным техническим параметром при выборе шарико-винтовой передачи является ее нагрузочная способность. У ша­рико-винтовых передач мы различаем два типа нагрузочной способности:

• Статическую несущую способность («Co»), являющуюся статической нагрузкой, которой соответствует общая постоянная деформация шарика и дорожки качения в месте контакта, подвергающемся наибольшей нагрузке – при этом деформация равна 0,0001 от диаметра шарика Dw.
• Динамическую несущую способность («Ca»), являющуюся постоянной, неизменной нагрузкой, кото­рую шарико-винтовая передача теоретически может передавать при основной износостойкости L10 = 1×106 оборотов.

Для определения основной износостойкости, которая в свою очередь определяется в качестве величины, выра­жающей с 90%-й вероятностью количество совершенных оборотов винта по отношению к корпусу гайки при нагрузке с силой F до возникновения первых признаков усталости ма­териала или износа рабочих элементов передачи, действи­тельно следующее отношение:

Жесткость шарико-винтовой передачи R определяется как соот­ношение нагружающей внешней осевой силы Fa к осевому перемещению гайки δ на винте шарико-винтовой передачи:

Для достижения высокой степени жесткости и устранения люфта по оси в передачу вносится параметр так называемого предварительного натяга Fv таким образом, чтобы величина осевой силы Fa, при которой еще не должно быть люфта в передаче при предварительном натяге Fv, соответ­ствовала следующему условию:  
К определению силы Fa, а значит и предварительного натяга, не­обходимо подходить расчетливо, с учетом динамики изменения нагрузки на шарико-винтовую передачу по времени, поскольку предварительный натяг уменьшает срок службы передачи.

Точность установки шарико-винтовых передач

Шарико-винтовые передачи требуют точной и жесткой установки с соблюдением параллельности осей шарико-винтовой передачи и направляющих поверхностей с отклонением не более 0,02 мм / 1000 мм. Также установка гаечного блока должна обеспечивать её перпендикулярность к продоль­ной оси винта с отклонением до 0,01 мм / 100 мм. Гаечные блоки могут  нагружаться только в осевом направлении.
В случае использования длинных и тонких винтов в конструкции приводного узла должен быть надлежащим образом исключен прогиб винта, возникающий под воздействием его собственного веса (установка опор или применение ШВП с вращающейся гайкой).

Порядок действий при снятии и установке гайки

В случае необходимости демонтажа гайки с шарико-вин­товой передачи и последующей ее установки обратно на винт необходимо действовать согласно приведенной ниже инструкции. Но нужно помнить о том, что в случае повреждения шарико-винтовой передачи из-за неквалифицированного монта­жа или демонтажа, гарантия на данное изделие снимается.

РУКОВОДСТВО ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ НОВОЙ ШАРИКО-ВИНТОВОЙ ПЕРЕДАЧИ

Комплексный конфигуратор шарико-винтовых передач Вы можете найти на нашем сайте. Конкретные действия по использованию данного конфигуратора описаны ниже.
Выбор типа и варианта исполнения шарико-винтовой передачи из предлагаемого ассортимента определяется прежде всего функциональным назначением, требуемыми свойствами и рабочими условиями. В случае необходимости получения консультации при проектировании ШВП свяжитесь с нашей службой технической поддержки, которая Вам охотно поможет подготовить проект.

Выбор типа шарико-винтовой передачи

Прежде всего при проектировании шарико-винтовой передачи необходимо тщательно подобрать ее тип. Этот выбор прово­дится в зависимости от того каковы требования к точности шарико-винтовой передачи, качеству хода, цене и т.п. Предлага­ются 4 основных варианта:

Высокоточные шарико-винтовые передачи – Precise Screw
Данный тип шарико-винтовых передач имеет на практике очень широкое применение из-за его универсальности, отличных технических параметров и широкого диапазона вариантов исполнения.

Основные технические параметры:

• диаметр от 12 до 200 мм;
• длина до 15,5 м;
• классы точности P1, P3, P5;
• минимальная прочность материала вала Rm = 800 МПа;
• КПД 94–97 %;
• эксплуатационные температуры от -40 до +80 °C (в зависимости от типа смазки).

Применение:
Станки шлифовальные
Станки фрезерные и расточные
Обрабатывающие центры
Прецизионные токарные станки
Иное оборудование, требующее точного позиционирования

Основные свойства

• точные позиционирующие передачи
• широкий диапазон размеров и величин шага резьбы
• установка заданного предварительного натяга

Передачи с катаной резьбой – Basic Screw
Транспортные шарико-винтовые передачи применяются в узлах и оборудовании, где не предъявляется высоких требований к точности позиционирования, например, у транспортного и подъем­ного оборудования, деревообрабатывающих станков и про­чего. Резьба винта изготовлена методом накатки.

Основные технические параметры:

• диаметр до 63 мм,
• классы точности: T5, T7
• минимальная прочность материала вала Rm = 650 МПа
• эксплуатационные температуры от -20 до +60 °C (в зависимости от типа смазки)

Основные свойства
- соотношение цена / качество
- геометрия, технические параметры, точность позиционирования, срок службы и нагрузочная способность согласно ISO 3408

Применение:

• механизмы линейного перемещения
• деревообрабатывающие станки
• промышленная автоматизация
• прочее

Шарико-винтовые передачи с повышенной грузоподъемностью – Heavy Duty Screw
Шарико-винтовые передачи с повышенной грузоподъемностью отличаются по сравнению со стандартными более высокой жесткостью и нагрузочной способностью, превышающей стандартные значения почти в 3 раза. Данные шарико-винтовые передачи характеризуются меньшей эффективностью и предназначены толь­ко для применения на тихоходном оборудовании. Эти передачи стандартно изготавливаются без предварительного натяга.

Основные технические параметры:

• рекомендуемый диапазон диаметров резьбы от 40 до 200 мм
• минимальная прочность материала вала Rm= 900 МПа
• КПД 93-95 %
• необходимо применения смазок для высоконагруженных режимов работы
• Динамические нагрузки до 4 000 000 Н

Основные свойства
точные шарико-винтовые передачи для больших осевых нагрузок с длительным сроком службы

Применение:

• Термопластавтоматы
• Электрические прессы
• Подъемное оборудование
• Замена гидроцилиндров
• Другие

Специальные шарико-винтовые передачи – Special Screw
К категории специальных шарико-винтовых передач относятся, например:

Телескопическая шарико-винтовая передача:

• используется там, где необходимо достичь малых габаритных размеров и большого хода (например, рабочие площадки, платформы-гексаподы и т.п.)
• речь идет о телескопическом узле, состоящем из нескольких, завинченных друг в друга шарико-винтовых передач, гайки которых одновременно выполняют функцию подшипника для фиксации соответствующего винта
• телескопическая шарико-винтовая передача заменяет гидравлические цилиндры благодаря простоте монтажа, эксплуатации и обслуживания.

Беспрофильная шарико-винтовая пара:

• беспрофильная шарико-винтовая передача предназначена прежде всего для подвижных механизмов манипуляторов и транспортного оборудования, которые требуют эффективного преобразования вращательного движения в поступательное, без особых требований к жесткости и несущей способности передачи. Они обусловлены простотой, легкостью обслуживания и простым изготовлением.
• профильная резьба имеется только в гайке шарико-вин­товой передачи, а передача усилия реализуется шариками, работающими между данным профилем и гладкой цилиндрической поверхностью вала. Данная конструкция использует для передачи усилия упругую деформацию поверхности закаленного и отшлифованного цилиндрического вала при качении шариков по профилю внутрен­ней резьбы гайки.

Выбор типа гайки

Выбор способа переката шариков

Номинальный диаметр резьбы d0 избирается в соот­ветствии с доступными размерами и требуемой функцией согласно вариантов технического исполнения ШВП. Номинальный диаметр резьбы определяет продольную жесткость винта шарико-винтовой передачи в зависимости от ее длины и способа установки. От номинального диаметра винта d0 зависят максимальные обороты nmax по отношению к скорости вращения шариков в используемой передаче, а также процесс смазки.

Выбор шага резьбы

Шаг резьбы P определяет перемещение гайки, которое она совершает за один оборот винта шарико-винтовой передачи. Стандартные варианты комбинаций диаметра резьбы и ее шага Вы найдете в нашем каталоге (по запросу).

Выбор класса точности передачи

Класс точности – шарико-винтовые передачи предлагаются в нескольких классах точности, градация которых описана в ISO 3408. Самые высокие классы точности часто исполь­зуются в случаях, когда необходимо очень точное позицио­нирование (например, у обрабатывающих станков с числовым программированием). Низкие классы точности часто используются там, где требования к точности позиционирования невысоки (например, у манипу­ляторов). Классы точности приводятся в следующей таблице:

Выбор общей длины винта и длины его резьбовой части

Общая длина винта или длина резьбы – это одни из самых важных параметров шарико-винтовой передачи. Предлагаемые величины длин винта технологически ограничены и напрямую зависят от выбранного класса точности и параме­тров резьбы. Стандартизированные величины длин винта сформированы в таблице ниже.
*Если таблица не содержит требуемую величину, то это не означает, что мы неспособны изготовить данное изделие. В таких случаях просим обращаться к нашему отделу технической поддержки, специалисты которого Вам охотно помогут.

Предварительный натяг

В соответствии с требуемой точностью позиционирования и жесткостью передачи подбирается способ сопряжения гайки по винту и величина предварительного натяга. Обращаем Ваше внимание на то, что с растущим значением величины предварительно­го натяга уменьшается долговечность шарико-вин­товой передачи. Стандартно предлагаются следующие варианты:

• Гайка с зазором. 
• Гайка с предварительным натягом величиной 3% от динами­ческой нагрузки (рекомендуется для точного позиционирова­ния и шарико-винтовых передач, работающих с малой нагрузкой).
• Гайка с предварительным натягом величиной 5% от динамической нагрузки (рекомендуется для точного по­зиционирования и шарико-винтовых передач, работающих со средней нагрузкой).
• Гайка с предварительным натягом величиной 10% от динамической нагрузки (рекомендуется для точного по­зиционирования и шарико-винтовых передач, работающих с большой нагрузкой).

Выбор системы смазки шарико-винтовой передачи

Шарико-винтовые передачи смазываются маслом или кон­систентной смазкой. Способ смазки и используемые матери­алы подобны тем, которые применяются для подшипников качения. Необходимое количество смазки для конкретной гаечной группы может быть рассчитано по запросу.

Смазка маслом
Обычно для смазки шарико-винтовых передач используются та­кие же масла, как и для подшипников качения, т.е. минераль­ные масла для коробок передач и подшипников с минималь­ной вязкостью 50 мм2/с при температуре 40°C. Количество используемого масла зависит от условий эксплуатации.

Применение консистентной смазки
В случае применения консистентной смазкой рекомендуются смазки класса 2 согласно DIN 51825.

При стандартном режиме эксплуатации станка смазка пополняется раз в 6 - 10 месяцев. Во время эксплуатации нельзя смешивать смазки, обладающие различными свойствами.

Выбор уплотнения шарико-винто­вой передачи

Тип уплотнения выбирается в зависимости от среды, в кото­рой шарико-винтовая передача работает. Стандартно мы пред­лагаем 3 типа уплотнения:

Выбор геометрии концов винта

Стандартные варианты исполнения концов винтов приводят­ся в каталоге «Стандартные концы винтов шарико-винтовых пар». Помимо изготовления стандартных концов мы можем предложить любые варианты исполнения концов винта по заданию заказчика.