EN
AR
BG
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RU
ES
SV
TL
ID
UK
VI
HU
TH
TR
FA
AF
MS
SW
GA
CY
BE
KA
LA
MY
TG
UZ
В этом руководстве подробно объясняется, что на самом деле делает предварительная нагрузка, какие стандартные классы предварительной нагрузки применяют ведущие производители, такие как HIWIN, THK и TBI, а также как подобрать оптимальный уровень предварительной нагрузки для каждой оси машины литья под давлением.
Что такое предварительный натяг в шарико-винтовой паре?
Предварительная нагрузка — это внутреннее осевое усилие, прикладываемое между гайкой и валом шарико-винтовой пары путем увеличения размеров роликов по сравнению с шагом дорожки качения. Проще говоря, шарики немного больше зазора, что создает постоянную упругую нагрузку, устраняющую люфт.
Применение в литье под давлением выигрывает от предварительного натяга тремя ключевыми способами:
- Исключает люфт — при смене направления движения на осях впрыска и выталкивания отсутствует потеря хода
- Повышает жесткость — система деформируется меньше под воздействием высоких сил зажима и впрыска
- Улучшает повторяемость позиционирования — постоянный контакт обеспечивает стабильные конечные положения
Однако предварительный натяг также вызывает трение качения даже при отсутствии внешней нагрузки. Это трение приводит к нагреву, потреблению крутящего момента двигателя и ускоренному износу. Цель всегда состоит в выборе минимального предварительного натяга, удовлетворяющего требованиям применения по жесткости и точности. 
Стандартные классы предварительного натяга
Крупные производители из Тайваня и Японии используют стандартизированную трехуровневую систему:
таблица
| Класс предварительного натяга | Осевая сила предварительного натяга | Типичное применение |
|---|---|---|
| Z0 (Нулевой / отсутствующий предварительный натяг) | 0 % от динамической грузоподъёмности | Транспортировка, позиционирование с низкой точностью, транспортные оси |
| Z1 (Лёгкий предварительный натяг) | ~2–3 % от динамической грузоподъёмности | Общая автоматизация, оси выталкивания, средняя точность |
| Z2 (Средний предварительный натяг) | ~5–7 % от динамической грузоподъёмности | Оси зажима, оси впрыска, обработка с высокой жёсткостью |
| Z3 (высокое предварительное натяжение) | ~8–10 % от динамической грузоподъёмности | Станки с ультравысокой жёсткостью, редко используются в литейном производстве |
Некоторые производители маркируют их по-разному — P0/P1/P2, C0/C1/C2 или F0/F1/F2 — однако принцип и диапазоны сил одинаковы у HIWIN, THK, TBI и других ведущих брендов.
Выбор предварительного натяжения по осям литьевого пресса
Литьевой пресс имеет несколько осей с шариковыми винтами, каждая из которых предъявляет совершенно разные требования к нагрузке и точности. Один уровень предварительного натяжения не подходит для всех.
1. Ось зажима (рычажный механизм / прямое давление)
Рекомендуется: Z2 — среднее предварительное натяжение
Ось зажима испытывает наибольшие усилия в машине — зачастую десятки тонн. Для предотвращения вытекания расплава и несоосности разъёмных поверхностей формы при инжекции требуется максимальная жёсткость.
Почему Z2:
- Устраняет весь люфт для точного позиционирования закрытия пресс-формы
- Максимизирует оскую жёсткость под нагрузкой в тоннах
- Снижает прогиб, вызывающий неравномерный износ пресс-формы
Соображения:
Оси зажима работают на относительно низких скоростях (обычно 5–15 м/мин), поэтому тепловыделение от предварительного натяга Z2 находится в допустимых пределах. Тепловое расширение остаётся фактором для крупных машин с длинным ходом, однако выигрыш в жёсткости перевешивает этот недостаток.
2. Ось впрыска / подачи шнека
Рекомендуется: Z1–Z2 (в зависимости от применения)
Ось впрыска требует баланса скорости, точности и силы. Она быстро разгоняется, часто меняет направление движения при декомпрессии и должна обеспечивать стабильный объём порции.
Для стандартного высокоточного литья → лёгкий предварительный натяг Z1:
Большинство универсальных литьевых машин хорошо работают с лёгким предварительным натягом. Люфт минимален, трение низкое, а тепловыделение остаётся в допустимых пределах при круглосуточной эксплуатации.
Для прецизионного / оптического литья → средний предварительный натяг Z2:
Когда повторяемость массы выстрела должна быть ниже 0,1 %, средний предварительный натяг обеспечивает отсутствие люфта при каждом цикле впрыска. Сочетайте с охлаждаемой конструкцией шнека для управления избыточным теплом.
3. Ось выталкивания
Рекомендуется: лёгкий предварительный натяг Z1
Оси выталкивания перемещают относительно небольшую массу и требуют умеренной точности позиционирования. Они работают с высокой частотой циклов, но при низкой силе.
Почему Z1:
- Устраняет люфт для стабильного положения выталкивающих штифтов
- Более низкое трение означает меньшее выделение тепла и более длительный срок службы смазки
- Достаточная жёсткость для типовых сил выталкивания
Z0 редко используется здесь, поскольку люфт вызовет неравномерное продвижение штифтов и возможное залипание изделия при первом ходе после смены направления.
4. Перемещение узла впрыска / касание сопла
Рекомендуется: Z0 или Z1 Light
Эта ось просто перемещает инжекционный узел вперёд и назад для контакта сопла. Требования к точности позиционирования умеренные, а нагрузка обусловлена в основном трением линейных направляющих.
Z0 (без предварительного натяга) прекрасно подходит для контакта сопла. Некоторые производители станков указывают Z1 для несколько более стабильной силы контакта сопла, однако разница минимальна.
Распространённые ошибки при выборе предварительного натяга в литейных применениях
Ошибка 1: «Больше предварительного натяга = лучше станок»
Многие покупатели считают, что Z3 с сильным предварительным натягом — это премиальное улучшение. На самом деле он создаёт в 3–4 раза большее трение по сравнению с Z1, значительно повышает температуру и сокращает расчётный срок службы на 30–50 %. Если применение действительно не требует максимальной жёсткости, сильный предварительный натяг оказывает отрицательное влияние.
Ошибка 2: Игнорирование потери предварительного натяга со временем
Предварительное натяжение уменьшается по мере износа дорожек качения. После миллионов циклов винт Z2 может фактически превратиться в Z1 или даже в Z0. Именно поэтому прецизионные станки начинают проявлять люфт через 5–10 лет интенсивной эксплуатации. Конструкции с двумя гайками (серии DFU/DFI от TBI, DFS от HIWIN) позволяют повторно регулировать предварительное натяжение — это существенное преимущество для длительного производства литьём под давлением.
Ошибка 3: Указание предварительного натяжения без учёта скорости
Оси высокой скорости (впрыск в быстродействующих упаковочных машинах) выделяют больше тепла трения. Предварительное натяжение Z2, нормально работающее при 10 м/мин, может вызвать тепловой разгон при 30 м/мин. Всегда сверяйте предварительное натяжение с DN-рейтингом винта и расчётной рабочей скоростью.
Две гайки против одной гайки: предварительное натяжение
Предварительное натяжение достигается двумя основными конструктивными методами, и это имеет значение для ремонтопригодности:
Предварительное натяжение с одной гайкой (шарики увеличенного диаметра):
Гайка представляет собой единый элемент с шариками слегка увеличенного диаметра. Такое исполнение компактно, экономично и распространено в диапазоне Z0–Z1. Недостатки: предварительное натяжение нельзя отрегулировать на месте; после износа гайку необходимо заменить.
Предварительный натяжение двумя гайками (прокладка / смещение):
Две отдельные гайки устанавливаются совместно с прокладкой или угловым смещением, создающим силу предварительного натяжения. Распространено в диапазоне Z1–Z2 для осей с высокой нагрузкой. Преимущества: предварительное натяжение можно повторно отрегулировать или установить заново при техническом обслуживании путём изменения толщины прокладки. Это значительно увеличивает срок службы сборки винта.
Для производственных сред литья под давлением, где станки работают более 10 лет, применение предварительного натяжения двумя гайками на охватывающих и инжекционных осях — разумное вложение средств.
Как проверить предварительное натяжение на существующих станках
Если вы устраняете неисправности старого полностью электрического станка, остаточное предварительное натяжение можно оценить без демонтажа гайки:
- Тест на люфт — Установите индикатор часового типа на корпус гайки, приложите ручное переменное осевое усилие и измерьте потерянное движение. Любой измеримый люфт указывает на частичную или полную потерю предварительного натяжения.
- Тест на крутящий момент трения — Отсоедините муфту двигателя и измерьте крутящий момент, необходимый для вращения винта. Сравните с заводской спецификацией; значительно более низкий крутящий момент указывает на потерю предварительного натяга.
- Мониторинг температуры — Резкое падение рабочей температуры (при неизменных параметрах производства) может свидетельствовать о снижении предварительного натяга почти до нуля.
Заключение
Выбор предварительного натяга представляет собой баланс между жёсткостью, точностью, трением, выделением тепла и сроком службы. Для машин литья под давлением оптимальная стратегия зависит от конкретной оси:
- Ось зажима: Z2 — средний предварительный натяг (предпочтительно конструкция с двумя гайками)
- Ось впрыска: Z1 — для общего применения, Z2 — для прецизионных задач
- Ось выталкивания: Z1 — лёгкий предварительный натяг
- Контакт сопла / перемещение: Z0 или Z1
Подбирая класс предварительного нагружения под реальные требования каждой оси, изготовители достигают оптимального сочетания точности позиционирования, энергоэффективности и срока службы компонентов. А для станков, рассчитанных на непрерывное производство 24/7 в течение десяти лет и более, выбор конструкций с двумя гайками, позволяющими повторно регулировать предварительное нагружение, обеспечивает значительную долгосрочную ценность.