Un costruttore di fresatrici a portale che utilizzava una vite a ricircolo di sfere da 40 mm e lunga 1,2 m a 2.500 giri/min è stato chiamato dopo sei settimane di produzione su due turni. Il gioco sull'asse X era passato da 0,008 mm a 0,035 mm e l'alloggiamento del cuscinetto sul lato reggispinta si trovava a circa 8 gradi C sopra il telaio della macchina. Niente si era rotto. L'acciaio si espande di circa 0,0115 mm per metro per grado C, quindi la vite cresceva di circa 0,1 mm tra un freddo lunedì mattina e un caldo venerdì pomeriggio, e poiché entrambe le estremità erano state bloccate con cuscinetti posizionati assialmente, tutta quella crescita doveva essere assorbita da qualche parte.
La lezione è la stessa che emerge nella maggior parte delle domande sui cuscinetti per supporti per viti a ricircolo di sfere: il cuscinetto è l’ultima decisione, non la prima. Decidere come verrà posizionata assialmente la vite, quanto precarico necessita la coppia di spinta e come l'estremità libera potrà fluttuare. Quindi scegli i numeri di parte.
Cosa deve effettivamente fare ciascuna estremità della vite
La risposta breve: un'estremità fissa assialmente la vite e porta la spinta, l'altra estremità la sostiene radialmente e la lascia muovere. Un set di cuscinetti di supporto non è costituito da due cuscinetti identici scelti per comodità, è una coppia di componenti con compiti diversi e anche i modelli di guasto sono diversi.
Lavorazioni finali fisse e flottanti su un tipico asse con vite a ricircolo di sfere, con i sintomi di una scelta non corrispondente. | Posizione | Dovere primario | Scelta tipica del cuscinetto | Cosa va storto se non corrispondenti |
| Estremità fissa (di spinta). | Posiziona assialmente la vite, trasporta la spinta di taglio e di accelerazione, imposta il precarico | Coppia di contatti angolari abbinati, schiena contro schiena o unità di contatto angolare a doppia fila | Gioco assiale che cresce con il carico, alloggiamenti caldi, sfregamenti sulla spalla dell'albero |
| Estremità mobile (supporto). | Sopporta solo il carico radiale, consente l'espansione e la contrazione termica | Cuscinetto a sfere a gola profonda con anello esterno libero di scorrere nella sua sede | Elica arcuata, piste brinellate, coppia reggispinta sovraccaricata quando la vite si riscalda |
| Estremità motore o riduttore | Trasferisce la coppia, assorbe il disallineamento del giunto | Cuscinetto radiale dimensionato solo per il proprio carico | Forze di accoppiamento spinte nei cuscinetti di supporto, vibrazioni in velocità |
Un rapido controllo di integrità per qualsiasi nuovo progetto: misurare la distanza tra le due sedi dei cuscinetti in millimetri, dividere per 1000, moltiplicare per l'aumento di temperatura previsto in gradi C e moltiplicare per 11,5. Il risultato, in micron, è la corsa assiale che l'estremità flottante deve essere in grado di assorbire. Su una vite da 2 m con un rialzo di 5 gradi siamo già intorno ai 115 micron, che è molto più di quanto qualsiasi precarico possa assorbire.
Scelta della coppia fissa
Tre disposizioni coprono la maggior parte dei lavori su macchine utensili e automazione e la scelta di solito dipende dalla velocità, dalla rigidità e dallo spazio assiale che l'alloggiamento può risparmiare.
- Coppia di contatti angolari back-to-back (DB): la più ampia distribuzione del carico tra i due punti di contatto, buona resistenza ai momenti flettenti e la scelta standard per le estremità di spinta delle viti.
- Coppia faccia a faccia (DF): tollera un po' più di disallineamento ma ha una distribuzione del carico più ristretta, quindi si flette maggiormente sotto carico di momento.
- Coppia tandem (DT): entrambi i cuscinetti condividono la spinta in una direzione, utilizzata solo quando la spinta è pesante e unidirezionale e una seconda coppia chiude il circuito altrove.
I cuscinetti di supporto per viti a ricircolo di sfere sono comunemente costruiti con un angolo di contatto di 60 gradi, poiché la priorità è la rigidità assiale piuttosto che la capacità radiale. Le coppie universalmente abbinate vengono fornite con un precarico definito già rettificato, quindi la coppia deve essere montata come set e mai mescolata con un'altra coppia da una scatola diversa. Se il progetto richiede una singola unità compatta invece di due anelli separati, un cuscinetto a contatto angolare a doppia corona svolge lo stesso lavoro di posizionamento in una sede dell'alloggiamento e sopporta il carico radiale e assiale combinato; nostro
Cuscinetti a sfere a contatto obliquo a doppia corona serie 52 e 53 Un'alternativa compatta ad alloggiamento singolo per il posizionamento combinato radiale e assiale, con opzioni di tenuta e lubrificazione per applicazioni su macchine utensili, energia eolica, mozzi e pompe. Visualizza il prodotto → pagina elenca le dimensioni delle serie 52 e 53 utilizzate in questo ruolo. Il compromesso è che il precarico è fisso in fase di produzione, quindi la rigidità assiale non può essere regolata successivamente.
Precarico: dove iniziano la maggior parte dei problemi dei cuscinetti di supporto
Il precarico rimuove il gioco interno e rende ripetibile la posizione della vite, ma si tratta di una finestra ristretta. Come punto di partenza, il precarico leggero si aggira tra l'1 e il 2% del coefficiente di carico dinamico della coppia e il precarico medio attorno al 3%; qualsiasi cosa oltre a ciò di solito aumenta la temperatura di esercizio più velocemente di quanto aumenti la rigidità. La prova pratica è semplice: dopo 30 minuti di rodaggio, la temperatura dell'alloggiamento dovrebbe stabilizzarsi, non continuare a salire, e il gioco assiale misurato con un comparatore all'estremità della vite dovrebbe indicare zero con un ritorno ripetibile in posizione.
Dominano due errori. Innanzitutto, utilizzando un controdado per aggiungere il precarico che avrebbe dovuto essere rettificato nella coppia, il che schiaccia gli anelli interni e produce un cuscinetto rigido a freddo e grippato a caldo. In secondo luogo, applicando un precarico pesante a una vite priva di estremità flottante, che trasforma la crescita termica in un carico di spinta di diverse centinaia di newton. Il ragionamento alla base delle bande di tolleranza e dei valori di coppia è esposto più dettagliatamente nella nostra nota selezione del precarico per i cuscinetti delle serie 52 e 53 e la stessa logica si applica alle coppie di contatti angolari abbinati.
L'estremità mobile merita un vero supporto
La fine fluttuante viene spesso trattata come un ripensamento, ed è da qui che nascono i fallimenti silenziosi. Deve sopportare il carico radiale della vite più il peso del dado e del carrello, mantenere la vite concentrica con l'estremità di spinta e continuare a scorrere assialmente senza rigare la sede. La risposta usuale è un cuscinetto a sfere a gola profonda con accoppiamento di bloccaggio sull'albero e accoppiamento scorrevole nell'alloggiamento, con l'anello esterno libero di muoversi di circa 0,3-0,5 mm in ogni direzione e senza che nulla lo blocchi nel foro.
Due dettagli contano più della pagina del catalogo. Il foro dell'alloggiamento deve essere sufficientemente rotondo e liscio da consentire all'anello esterno di scorrere anziché inclinarsi e il cuscinetto non deve essere di tipo precaricato, poiché qualsiasi vincolo assiale a questa estremità vanifica l'intera disposizione. Norma
Cuscinetti a sfere a gola profonda nelle serie 42 e 43 Per le sedi di posizionamento non precaricate, questa categoria comprende i cuscinetti radiali a sfere serie 42 e 43 con dimensioni standard e opzioni di gioco per alloggiamenti caldi. Visualizza il prodotto → le dimensioni coprono la maggior parte delle sedi di supporto e un gioco C3 è spesso una scelta sensata quando l'alloggiamento si riscalda più velocemente dell'albero.
Quando l'officina è polverosa o bagnata
Le recinzioni delle macchine non sono camere bianche. Polvere di ghisa, nebbia di refrigerante e acqua di lavaggio finiscono nell'alloggiamento di supporto e un cuscinetto aperto che sopravvive sul banco di prova può guastarsi nel giro di una stagione in officina. Le varianti sigillate e schermate delle stesse famiglie di cuscinetti risolvono la maggior parte di questi problemi senza modificare l'involucro dell'alloggiamento e una tenuta a contatto 2RS è una scelta migliore rispetto a una protezione ZZ ovunque sia presente refrigerante, poiché una protezione devia solo i detriti anziché sigillarli. Il nostro
Cuscinetti a contatto angolare a doppia fila serie 32 e 33 Unità a doppia fila sigillate o schermate per alloggiamenti di supporto sporchi, che combinano capacità di carico radiale e assiale con angolo di contatto di 30 gradi e posizionamento compatto. Visualizza il prodotto → viene utilizzata laddove un'unità di localizzazione compatta deve sopravvivere anche in condizioni sporche, e il Serie 30 e 38 con chiusure 2RS o ZZ forniscono la stessa funzione di posizionamento assiale in una larghezza più ridotta per alloggiamenti stretti.
Sequenza di montaggio che previene guasti prematuri
La maggior parte dei reclami relativi ai supporti di supporto che raggiungono un produttore riguardano problemi di assemblaggio piuttosto che problemi di produzione. La sequenza seguente è quella che consigliamo per una coppia abbinata all'estremità della spinta.
- Pulire la sede dell'albero, il foro dell'alloggiamento e le facce del distanziale, quindi controllare l'eccentricità dello spallamento con un comparatore; Da 0,002 a 0,005 mm totali è un obiettivo ragionevole per un asse di precisione.
- Controllare il parallelismo del distanziatore su una piastra di superficie. Un distanziale fuori parallelo di 0,01 mm inclina l'anello esterno e aggiunge silenziosamente diverse centinaia di newton di precarico irregolare.
- Montare la coppia nell'ordine segnato, mantenendo i segni di corrispondenza allineati esattamente come forniti; invertendo un anello si modifica il precarico e la linea di carico.
- Oliare leggermente la filettatura del controdado prima di serrare, in modo che la coppia applicata si trasformi in forza di serraggio invece che attrito nelle filettature asciutte, quindi serrare in due o tre fasi fino al valore specificato.
- Misurare il movimento assiale con un comparatore contro l'estremità della vite spingendo e tirando con la mano, quindi ripetere con una leva a carico moderato per confermare che la lettura non aumenta.
- Corri a velocità crescente, osservando la temperatura dell'alloggiamento; una lettura stabile dopo 30-60 minuti è il criterio di superamento, una salita continua no.
Punti da confermare prima del primo taglio
- Solo un'estremità è posizionata assialmente. Due estremità posizionate rappresentano la causa più comune di guasto prematuro dei cuscinetti reggispinta.
- Il precarico corrisponde al compito: leggero per alta velocità e lunga durata, medio per tagli pesanti e rigidità, mai "così stretto come andrà".
- La quantità di lubrificante viene misurata, non indovinata. L'ingrassaggio eccessivo di un piccolo cuscinetto di supporto si agita e si surriscalda con la stessa rapidità con cui non viene applicato alcun grasso.
- L'allineamento del giunto viene controllato dopo il bloccaggio dei cuscinetti, non prima.
Una breve lista di controllo per l'acquisto
Quando viene specificato un cuscinetto di supporto, la richiesta richiede qualcosa di più del foro e del diametro esterno. Gli acquirenti che forniscono quanto segue ricevono un preventivo utilizzabile per la prima volta:
Informazioni che modificano il cuscinetto offerto per la posizione di supporto di una vite a ricircolo di sfere. | Articolo | Perché cambia la parte |
| Spinta assiale con fattore di sicurezza | Imposta se è adeguata una coppia abbinata o una singola unità a doppia fila |
| Rigidità assiale richiesta | Decide la classe di precarico e l'angolo di contatto |
| Massima velocità e ciclo di lavoro | Scelta del tipo di gabbia, lubrificazione e tenuta degli azionamenti |
| Classe di precisione e limite di concentricità | Separa una coppia di precisione standard da un set di classi P4 |
| Ambiente | Aperto, schermato o sigillato a contatto; tipo di grasso e quantità di riempimento |
| Dimensioni dell'alloggiamento | Esclude soluzioni che fisicamente non si adattano al sedile |
Richiedi che la coppia venga fornita come un set abbinato con il precarico indicato sulla confezione e mantieni il set insieme attraverso la merce in entrata, i negozi e l'assemblaggio. Le coppie miste sono il modo più silenzioso per perdere la rigidità pagata.
I cuscinetti di supporto su una vite a ricircolo di sfere sono una piccola parte della macchina e gran parte della sua ripetibilità. Prendi la giusta disposizione, un'estremità posizionata e un'estremità libera, dai alla coppia di spinta un precarico con cui può convivere e mantieni l'estremità flottante veramente libera. I cuscinetti stessi raramente rappresentano l’anello debole; le decisioni che li circondano di solito sono
