Как подобрать аналог ШВП по маркировке и размерам

При замене ШВП новый винт с гайкой должен встать между существующими опорами, соединиться с приводом и перемещать узел с нужной точностью. Диаметр винта и ход за оборот помогают найти подходящий ряд, но ещё не определяют готовую замену. У двух передач с одинаковыми основными размерами могут различаться гайки, обработанные концы, зазор и допустимая скорость.

Сначала нужно решить, какие детали станка остаются и какие переделки допустимы. Для ремонта без изменения кинематики сохраняют ход винта за оборот и направление резьбы. При реконструкции привода иной ход может быть допустим, но потребует повторного расчёта и изменения настроек управления.

Почему винт и гайку рассматривают вместе

В ШВП осевая сила передаётся через шарики между винтовыми дорожками винта и гайки. Шарики проходят нагруженный участок, затем возвращаются через канал или трубку. Геометрия дорожек, диаметр шариков и устройство возврата согласованы между собой.[1]

Поэтому гайка другого изготовителя с подходящим фланцем ещё не становится заменой на старом винте. Возможность такой установки должна быть подтверждена для конкретной пары. При отсутствии данных обычно подбирают винт с гайкой целиком. Это позволяет задать и зазор либо преднатяг новой передачи.

Перед подбором осмотрите старый узел. Потеря движения может возникать в гайке, подшипниковой опоре, муфте или креплении. При исключённом запуске станка индикатором на неподвижном основании измеряют осевое перемещение торца винта при смене направления нагрузки. Отдельно проверяют, смещается ли корпус фиксирующей опоры относительно основания. Если корпус неподвижен, а винт перемещается, проверяют подшипники, посадки и стопорную гайку. На вертикальной оси перед такой проверкой закрепляют подвижную часть. Если сопротивление резко увеличивается в одном положении, нужно проверить загрязнение, повреждение дорожек и соосность. Замена исправной гайки не устранит осевой люфт подшипников.

Что можно узнать по маркировке

Сохраните полную запись с винта, гайки и упаковки. Обозначения разных изготовителей расшифровываются по-разному. У HIWIN заказная схема отдельно описывает номинальный диаметр, ход, число заходов, конфигурацию гайки и другие признаки. Обработка концов и положение смазочного отверстия также относятся к данным для заказа.[1]

Короткий код на гайке может обозначать лишь типоразмер. Если в нём нет сведений о точности или натяге, их ищут в спецификации станка или документации поставки. По наружному диаметру и длине восстановить эти параметры нельзя.

Правая и левая резьба дают разное направление перемещения при одинаковом вращении. Для HIWIN правая резьба указана как стандартная, левая доступна по отдельному запросу.[1] При ремонте сохраняют фактически установленное направление, а не предполагают его по распространённости исполнения.

Ход за оборот задаёт работу привода

Ход винта за оборот — это перемещение гайки при одном полном относительном обороте. Рабочий ход станка — расстояние между крайними положениями подвижного узла. Шаг между соседними витками описывает резьбу и у многозаходного винта может быть меньше хода за оборот.

Если двигатель соединён с винтом напрямую, скорость перемещения равна произведению частоты вращения на ход. Например, для скорости 12 000 мм/мин и хода 10 мм нужны 1200 об/мин. При ходе 5 мм для той же скорости потребуются 2400 об/мин. Такие обороты должны быть допустимы и для двигателя, и для винта.

При одинаковом осевом усилии меньший ход уменьшает составляющую момента, необходимую для перемещения нагрузки. Но двигатель начинает работать на других оборотах, меняется приведённая инерция, а разгон самого винта требует отдельного момента. Полный результат зависит от режима. HIWIN включает проверку скорости, критической частоты вращения, жёсткости и момента двигателя в процедуру выбора.[1]

Поэтому при прямой замене с сохранением кинематики вариант с другим ходом исключают. При реконструкции его можно рассматривать, если согласованы новая скорость вращения, момент, разгон и масштаб перемещения в ЧПУ. Одной перенастройки числа импульсов на миллиметр для этого недостаточно.

Как проверить гайку и обработанные концы

Гайка соединяется с подвижной частью через корпус, фланец или другую монтажную поверхность. На чертеже сравнивают диаметр и длину корпуса, форму и толщину фланца, расположение отверстий и ориентацию выступающих деталей. Канал возврата шариков должен свободно проходить в держателе, а к смазочному штуцеру нужен доступ.

Концы винта проверяют с опорами и муфтой. Диаметр подшипниковой шейки и его допуск определяют посадку, длина шейки — размещение подшипника, упорный торец и резьба — возможность осевой фиксации. Слишком большой радиус перехода может помешать кольцу подшипника сесть на торец. Внешне похожий конец после сборки окажется неплотно закреплённым.

В названии пары опор число не обязательно равно обоим посадочным диаметрам. Например, для HIWIN BK12 каталог указывает внутренний диаметр 12 мм, для BF12 — 10 мм.[3] Эти данные относятся к указанным опорам; переносить их на другую марку без чертежа нельзя.

Общая длина винта также не определяет расположение опор. Сравнивают координаты всех уступов от выбранного торца, длину рабочей резьбы и крайние положения гайки. Подробный порядок приведён в статье об обмере старой ШВП.

Точность хода и осевой зазор

Погрешность хода показывает, насколько действительное перемещение отличается от заданного. Если положение стола определяется по повороту двигателя, эта погрешность входит в ошибку координаты. В каталоге THK соответствующие отклонения нормируются для класса точности и контрольной длины.[2]

Осевой зазор проявляется при смене направления: винт уже повернулся, а гайка ещё выбирает свободное перемещение. Преднатяг уменьшает зазор и повышает контактную жёсткость, но увеличивает сопротивление вращению и нагрев.[1] Выбор более высокого класса точности сам по себе не устраняет зазор.

Повторяемость собранной оси зависит и от других деталей. Стол может устойчиво возвращаться в одну точку, хотя расстояние до другой точки будет иметь ошибку. Поэтому в требованиях отдельно задают точность перемещения, допустимую потерю движения при реверсе и жёсткость под силой.

Что проверить после установки

Опоры и гайку выставляют соосно. При перекосе на ШВП появляются поперечные силы и моменты, которые ухудшают работу контактов; HIWIN связывает такие монтажные ошибки с сокращением ресурса.[1] Подтягивать перекошенную гайку к держателю крепёжными винтами нельзя.

После сборки проверяют равномерность движения по всей длине, осевое перемещение винта в опоре и потерю движения при реверсе. Затем измеряют позиционирование в нескольких точках рабочего хода с подходом с обеих сторон. Если на станке применялась компенсация погрешности старого винта, её заново проверяют для новой передачи.

До заказа полезно иметь один согласованный чертёж замены: винт, оба конца, гайка и её ориентация. К нему добавляют скорость, ускорение, силы и рабочий цикл оси. Тогда можно проверить не только установку детали, но и её работу после ремонта.

Источники

[1] HIWIN. Ballscrews S99TE21-1810. [2] THK. Каталог 511RU, шарико-винтовые передачи. [3] HIWIN. Support Unit B03TE03-1907.