Содержание
Введение в шарико-винтовые передачи NSK серии PSS
Шарико-винтовые передачи NSK серии PSS относятся к семейству компактных прецизионных приводов Compact FA Series, специально разработанных для многоосевых станков с числовым программным управлением. Серия PSS представляет собой универсальное решение для широкого спектра промышленного оборудования, включая стеклообрабатывающие центры, где требуется сочетание высокой точности позиционирования, надежности и компактных габаритов.
Конструктивно ШВП серии PSS выполнены с системой рециркуляции шариков через концевой дефлектор, что обеспечивает максимальную частоту вращения до 5000 об/мин при снижении уровня шума на 6 дБ по сравнению с традиционными трубчатыми системами возврата шариков. Диаметр корпуса гайки уменьшен на 30 процентов относительно стандартных моделей NSK, что позволяет создавать более компактные многоосевые системы.
Технические характеристики серии PSS
Основные параметры конструкции
Серия PSS охватывает диапазон диаметров винтов от 6 до 25 мм с различными значениями хода от 5 до 60 мм. Базовая конструкция включает закаленный винт с прецизионно шлифованными дорожками качения, гайку с системой преднатяга и тонкие пластиковые уплотнения для защиты от загрязнений.
| Диаметр винта, мм | Доступные ходы, мм | Динамическая нагрузка Ca, Н | Статическая нагрузка C0a, Н | Максимальная скорость, об/мин |
|---|---|---|---|---|
| 6 | 8, 12 | 665 - 1480 | 800 - 1970 | 5000 |
| 8 | 10, 15 | 1130 - 2470 | 1420 - 3520 | 5000 |
| 10 | 5, 10 | 2290 - 3420 | 2980 - 4840 | 5000 |
| 12 | 5, 10, 20, 30 | 2190 - 3760 | 3600 - 5810 | 4480 - 5000 |
| 15 | 5, 10, 20, 30 | 5500 - 6530 | 8580 - 10200 | 1650 - 5000 |
| 20 | 5, 10, 20, 30, 40, 60 | 5680 - 10400 | 11600 - 18600 | 900 - 5000 |
| 25 | 5, 10, 20, 25, 30, 50 | 6910 - 15000 | 14600 - 32400 | 1150 - 5000 |
Конструктивные особенности
Система преднатяга реализована методом увеличенных шариков, что полностью устраняет осевой люфт. Для винтов диаметром от 10 до 25 мм предусмотрены две точки смазки с резьбовыми отверстиями M5×0,8, облегчающие обслуживание. Тонкие пластиковые уплотнения минимизируют разбрызгивание смазки и обеспечивают чистоту рабочей зоны.
Диаметры шариков в зависимости от размера винта составляют от 1,2 до 3,175 мм. Материал винта и гаек - подшипниковая сталь с твердостью поверхности 58-62 HRC после закалки. Рабочий диапазон температур составляет от 0 до 80 градусов Цельсия.
Применение в стеклообрабатывающих центрах
Специфика стеклообработки на станках с ЧПУ
Стеклообрабатывающие центры с ЧПУ выполняют высокоточные операции резки, сверления, фрезерования кромок и полирования стеклянных заготовок. Особенности обработки стекла накладывают специфические требования на приводные системы подач.
Высокая точность позиционирования необходима для обеспечения качества кромок и отверстий. Отклонения более 0,05 мм приводят к браку изделий из закаленного или ламинированного стекла. Повторяемость позиционирования критична для серийного производства, где каждое изделие должно соответствовать проектным параметрам. Плавность хода обеспечивает минимизацию вибраций при обработке хрупкого материала.
Преимущества ШВП PSS для стеклообработки
Серия PSS оптимально подходит для стеклообрабатывающего оборудования. Точность класса C5 обеспечивает погрешность позиционирования в пределах 0,018-0,030 мм на длине до 300 мм. Максимальная скорость подачи при использовании винтов с ходом 20-30 мм достигает 40-50 метров в минуту. Низкий уровень шума 65-70 дБ обеспечивается системой рециркуляции через концевой дефлектор.
Пример применения
Стеклообрабатывающий центр для автомобильной промышленности оснащен пятью осями с ШВП PSS. Оси X и Y используют винты диаметром 20 мм с ходом 20 мм для перемещения портала с максимальной скоростью 40 м/мин. Ось Z с винтом 15 мм и ходом 10 мм обеспечивает точное позиционирование режущего инструмента.
Классы точности C3 и C5 по ISO 3408
Стандарт ISO 3408 и классификация точности
Международный стандарт ISO 3408 определяет требования к точности шарико-винтовых передач. Стандарт эквивалентен японскому JIS B1192 и европейскому DIN 69051. В японском стандарте используется обозначение C для позиционных винтов и Ct для транспортных, тогда как в ISO применяются обозначения P и T соответственно.
Меньшее числовое значение соответствует более высокой точности. Серия PSS выпускается преимущественно в классе C5, а серия USS - в классе C3.
Параметры точности класса C5
Класс точности C5 характеризуется следующими допусками на длине хода. Погрешность заданного перемещения ep не превышает 0,018-0,046 мм в зависимости от длины винта. Вариация перемещения vu ограничена значениями 0,018-0,040 мм.
| Длина винта, мм | Допуск ep, мм | Вариация vu, мм |
|---|---|---|
| До 315 | 0,018 | 0,018 |
| 315-630 | 0,023 | 0,018 |
| 630-1000 | 0,030 | 0,023 |
| 1000-1600 | 0,040 | 0,027 |
Параметры точности класса C3
Класс C3 обеспечивает в два раза более жесткие допуски. Погрешность заданного перемещения ep составляет 0,008-0,016 мм. Вариация перемещения vu ограничена 0,008-0,012 мм. Класс C3 применяется в высокоточном оборудовании.
Важно: При выборе класса точности необходимо учитывать реальные требования технологического процесса.
Высокоскоростные характеристики
Критерий скорости DN
Максимальная частота вращения ШВП определяется критерием DN, где D - номинальный диаметр винта в миллиметрах, N - частота вращения в об/мин. Серия PSS рассчитана на DN до 125000.
Расчет максимальной скорости подачи
Скорость линейного перемещения V (м/мин) вычисляется по формуле:
V = (L × N) / 1000
где L - ход винта в мм, N - частота вращения в об/мин.
Пример: винт с ходом 20 мм при 2500 об/мин обеспечивает скорость:
V = (20 × 2500) / 1000 = 50 м/мин
Достижение скоростей до 50 м/мин
Для получения скорости подачи 50 метров в минуту оптимальны винты диаметром 20-25 мм с ходом 20-30 мм, работающие в диапазоне 2000-3000 об/мин. Это обеспечивает достаточный запас по критической скорости и долговечность передачи.
Системы смазки минимальным количеством
Принцип смазки минимальным количеством
Технология минимального количества смазки (MQL - Minimum Quantity Lubrication) предполагает подачу микродоз масла в зону контакта шариков с дорожками качения. Расход смазки составляет менее 100 миллилитров в час.
Система MQL создает масляно-воздушный аэрозоль с размером капель 1-5 микрометров. Аэрозоль подается под давлением 6-10 бар через каналы в корпусе гайки непосредственно в зону качения.
Преимущества MQL для стеклообработки
Чистота рабочей зоны обеспечивается минимальным количеством масла и отсутствием разбрызгивания. Это критично для стеклообработки, где масляные загрязнения на поверхности стекла недопустимы. Снижение эксплуатационных расходов достигается за счет малого расхода смазки - менее 2 литров в год на один станок.
Интеграция MQL с ШВП серии PSS
Конструкция серии PSS предусматривает два резьбовых отверстия M5×0,8 для подключения системы смазки. Периодическая смазка через фитинги рекомендуется каждые 100-300 часов работы. Использование системы MQL позволяет увеличить интервалы смазки до 500-1000 часов.
Подбор и расчет ШВП
Определение требуемых параметров
Подбор ШВП начинается с анализа технических требований применения. Необходимо определить максимальную нагрузку на передачу, требуемую скорость подачи, точность позиционирования и условия эксплуатации.
Расчет ресурса по динамической нагрузке
Номинальный ресурс L10 в миллионах оборотов рассчитывается по формуле:
L10 = (Ca / Fm)³
где Ca - динамическая грузоподъемность из каталога (Н), Fm - средняя рабочая нагрузка (Н).
Ресурс в часах работы: Lh = (L10 × 10⁶) / (n × 60)
Монтаж и эксплуатация
Требования к монтажу
Монтажная поверхность должна быть обработана с точностью плоскостности не хуже 0,02 мм на длину 1000 мм. Радиальное биение посадочных мест под опорные подшипники не должно превышать 0,030 мм относительно оси винта.
Эксплуатационные требования
Рабочий диапазон температур составляет от 0 до 80 градусов Цельсия. Рекомендуемый интервал смазки - каждые 100-300 часов работы или раз в 6 месяцев при нерегулярной эксплуатации.
Часто задаваемые вопросы
Основное отличие заключается в классе точности. Серия PSS выпускается с классом точности C5, а серия USS имеет класс точности C3. Кроме того, серия USS использует специальную чистую смазку LG2, которая снижает пылеобразование на 90 процентов.
Максимальная скорость подачи зависит от хода винта и частоты вращения. При использовании винтов с ходом 30 мм теоретическая скорость может достигать 150 метров в минуту. Для стеклообрабатывающих центров оптимальны скорости 30-50 метров в минуту на холостых ходах.
Стандартный интервал смазки составляет 100-300 часов работы или 6 месяцев при нерегулярной эксплуатации. При использовании системы MQL интервалы можно увеличить до 500-1000 часов.
Да, но требуется установка противовеса или тормозного устройства. Коэффициент трения ШВП составляет около 0,003, что означает практически отсутствие самоторможения.
Отказ от ответственности
Данная статья носит исключительно информационно-ознакомительный характер и не является официальной технической документацией производителя. Все технические характеристики приведены на основе открытых источников и могут отличаться от актуальных данных.
Автор не несет ответственности за последствия применения изложенной информации. Для получения точных данных необходимо обращаться к официальной документации NSK.
ИСТОЧНИКИ
- NSK Standard Ball Screws Compact FA Series - Technical Catalog
- ISO 3408-1:2006 Ball screws - Part 1: Vocabulary and designation
- ISO 3408-3:2006 Ball screws - Part 3: Acceptance conditions and acceptance tests
- ISO 3408-5:2006 Ball screws - Part 5: Static and dynamic axial load ratings and operational life
- JIS B1192-1997 Ball screws - Specification and acceptance conditions
- DIN 69051 Ball screws - Technical requirements and testing
- THK Precision Machine Components Technical Reference - Ball Screw Accuracy Standards
