Rozwój konstrukcji i zastosowań przekładni śrubowo-tocznych dla napędów obrabiarek

• Autorzy: Sobolewski J. Z.

Warianty tytułu

EN

Development of ball screws design for machine tools feed system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przekładnie śrubowo-toczne są używane w systemie posuwu obrabiarek pracujących ze stale wzrastającymi prędkościami skrawania. W pracy dokonano przeglądu metod projektowania ze względu na warunki dynamiczne systemu posuwu. Dla pewnego poziomu prędkości cykliczny szok, wywołany przez kulki w przejściowej fazie ruchu, powoduje powstawanie sił uderzenia, stanowiąc przyczynę wzrostu hałasu i wibracji. Częstotliwość sił uderzenia nie może być równa częstotliwości drgań rezonansowych systemu posuwu, ponieważ to może spowodować nieprawidłową pracę i uszkodzenie przekładni. Zastosowanie przez projektantów koszyczków (CBT), które eliminują tarcie między kulkami oraz wprowadzenie osiowo-czołowego obiegu kulek minimalizuje wibracje i zapewnia płynną pracę przekładni. W pracy polecono system CAD/CAM, który pozwala na obliczanie sił uderzenia, sztywności całkowitej i rezonansu systemu posuwu obrabiarek we wstępnej fazie projektu technicznego, zależnie od parametrów przekładni śrubowo-tocznej z osiowo- czołowym systemem obiegu kulek.

EN

Ball screws are used as an element of feed systems in machine tools working with constantly higher cutting speed. Paper contains the review of ball screws design methods with regard to dynamic conditions of a feed system. When the speed of the balls reaches certain level, the repetitive shocks (impact forces) generated by the balls in the "transient" phase of the balls' motion increases vibration and noise. The frequency of impact forces should not be equal to the resonance frequency of driving system. Otherwise it could cause an incorrect work of the system, even could damage the ball screw mechanism. In order to minimize vibration and to ensure quiet operation of ball screws, the designers have developed a method to eliminate the collision noise between the balls (Caged Bali Technology - CBT) and a new method for recirculation the balls, called end cap type. In this paper presented is also a CAD/CAM application which allows for the calculation of the impact forces, total rigidity and resonance of NC machine feed system. The application allows for a design of the bali screws with end cap recirculation system.

Słowa kluczowe

PL

przekładnie śrubowe toczne; napęd; obrabiarka

EN

drive; machine tool

• Wydawca: Wydawnictwo Wrocławskiej Rady FSNT NOT
• Czasopismo: Inżynieria Maszyn
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 13, z. 3/4
• Strony: 72--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz.

Twórcy

autor

Sobolewski J. Z.

• Instytut Podstaw Budowy Maszyn, Politechnika Warszawska,

Bibliografia

• [1] BONAROWSKI J., SKOTNICKI S., SOBOLEWSKI J. Z., Zintegrowany system CAD przekładni śrubowych kulkowych z osiowo-czołowym systemem obiegu. Przegląd Mechaniczny, Nr 7-8, 2008, 54-57.
• [2] GOLZ H. U., Analyse, Modelbildung und Optimierung das Betriebsverhaltens von Kugeldewindetrieben. Diss. TH Karsruhe, 1990.
• [3] HONCZARENKO J., Obrabiarki Sterowane Numerycznie, WNT, Warszawa, 2009.
• [4] HUNG J.-P., WU J. S.-S., CHIU J. Y., Impact failure analysis of re-circulating mechanism in ball screw. Engineering Failure Analysis, Elsevier Ltd., 2004, 561-573; www.elsevier.com/locate/engfailanal.
• [5] HYATT G., Ballscrews or linear motors? Tooling & Production, Nov. 1999, 1-3; www.manufacturingcenter.com/tooling/archives/1199/1199tchn.asp.
• [6] KAJITA T., ISHIKAWA A., Noise level of precision ball screws. Motion & Control No. 1, Japan NSK Ltd., 1996, 37-41.
• [7] Katalog Fabryki Obrabiarek Precyzyjnych AVIA, [e-mail].
• [8] Katalog NSK Ltd. Motion & Control, NSK S1 Series TM Precision Ball Screws, Japan 1999.
• [9] Katalog Rexroth Bosch Group, Polska, Niemcy, http://www.boschrexroth.pl.
• [10] Katalog SKF, Szwecja, http:// www.linearmotion.skf.com.
• [11] Katalog THK LM SYSTEM Ball Screws, THK America, Inc, http:// www.thk.com.
• [12] KATO M., Development of High-Speed and Low-Noise Ball Screws. Motion & Control, No. 16 (8), NSK Precision Co., Ltd., 2004, 22-28.
• [13] KOSMOL J., Serwonapędy obrabiarek sterowanych numeryczni. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1998.
• [14] KOSMOL J., Obrabiarki na Światowych Targach EMO 2005. Spostrzeżenia i refleksje. Mechanik, Nr 2, 2005, 94-96.
• [15] Low Inertia Series of Nut Rotatable Ball Screws. Motion & Control, No 11, NSK, October 2001, 41-42.
• [16] Norma ISO 3408-4: 2006, Ball screws - Part 4: Static axial rigidity.
• [17] PIENIECKI P., Badania hałasu maszyn i obrabiarek, wykorzystujących przekładnie śrubowe toczne. Przegląd Mechaniczny Nr 7-8, 2006, 39-42.
• [18] SOBOLEWSKI J. Z., MAŁKIŃSKI J., Estimation of the influence of machining errors on ball screw rigidity. Journal of Machine Engineering, Vol. 6, 2006, No. 2, 37-44.
• [19] SOBOLEWSKI J. Z., Criteria of Ball Screws Selection for CNC Machines. Journal of Machine Engineering,Vol. 7, No. 1, Wrocław 2007, 42-50.
• [20] SOBOLEWSKI J. Z., MAŁKIŃSKI J., PIENIECKI P., Simulation Investigation of Ball Screws for High Speed Transmitting Systems. Journal of Machine Engineering, Vol. 8, No. 4, Wrocław 2008, 59-67.
• [21] SOBOLEWSKI J. Z.: Sztywność serwonapędów napędów z gwintem kulkowym. Mechanik, Nr 1, 2008, 41-43.
• [22] SOBOLEWSKI J. Z., PIENIECKI P., Wybrane przyczyny hałasu przekładni śrubowych kulkowych stosowanych w obrabiarkach, Mechanik Nr 3, 2009, 190-194.