Como manter um fuso de esferas reto durante a instalação: verificações de alinhamento e excentricidade

Um parafuso esférico não deve ser “endireitado” pela máquina durante a instalação. Se o parafuso for fabricado corretamente, mas o suporte da extremidade fixa, a extremidade apoiada e o alojamento da porca esférica estiverem montados em linhas centrais incompatíveis, apertar o conjunto pode forçar o parafuso a ficar dobrado.

O resultado ainda pode parecer aceitável quando a máquina está parada, mas o fuso de esferas pode desenvolvertorque de funcionamento irregular, vibração, ruído, aquecimento dos rolamentos e desgaste prematuroquando ele gira.

O objetivo da instalação correta não é simplesmente fazer com que o parafuso pareça reto. É para instalar o fuso de esfera sem introduzir força radial indesejada ou flexão entre orolamento lateral fixo, rolamento lateral apoiado, porca esférica e curso da guia da máquina.

A retilineidade do fuso de esferas e o alinhamento de instalação são diferentes

Esta distinção é importante antes de iniciar a instalação.

Um fuso de esfera pode passar na inspeção de retilineidade de fabricação e ainda funcionar mal após a instalação se a máquina o forçar para longe de seu eixo natural.

Por outro lado, um parafuso longo e fino pode apresentar alguma curvatura natural quando não apoiado, sem necessariamente estar permanentemente dobrado.

Se você precisar inspecionar o parafuso antes da instalação, consulteQuão reto deve ser um fuso de esferas? Retidão e tolerâncias de desvio.

O que faz com que um fuso de esferas dobre durante a instalação?

A flexão induzida pela instalação geralmente ocorre quando vários componentes rígidos são apertados, mesmo que suas linhas centrais não coincidam.

As causas comuns incluem:

• a caixa do rolamento de extremidade fixa está muito alta ou muito baixa;
• o alojamento lateral apoiado é deslocado lateralmente;
• o suporte da porca esférica está montado na altura errada;
• o alojamento da porca é puxado contra uma folga de montagem visível apertando os parafusos;
• as duas unidades de suporte não são coaxiais;
• as superfícies de montagem contêm rebarbas, lascas, tinta ou amassados;
• as guias lineares e o fuso de esferas não seguem a mesma direção de deslocamento;
• a extremidade flutuante está incorretamente restringida na direção axial;
• o acoplamento do motor é usado para forçar a união de dois eixos desalinhados;
• um parafuso longo pode ficar pendurado sob seu próprio peso durante a montagem.

Instale as guias lineares primeiro

Na maioria dos eixos CNC e de automação, as guias lineares determinam o caminho real da mesa móvel.

O fuso de esfera fornece força motriz ao longo deste caminho. Não deve ser utilizado para definir ou corrigir a trajetória do carro.

Portanto, antes da instalação final do fuso de esferas:

• instale as guias lineares;
• alinhe o trilho de referência;
• alinhe o trilho secundário;
• confirme se o carro se move livremente;
• confirme se a base de montagem é suficientemente rígida;
• só então alinhe o fuso de esferas com a direção de deslocamento estabelecida.

Se a mesa já estiver presa às guias, a conexão do fuso de esferas poderá dificultar o diagnóstico porque tanto o sistema de guia quanto o sistema de acionamento contribuirão para a resistência.

Etapa 1: Verifique o fuso de esferas antes da instalação

Antes de montar o parafuso, inspecione-o separadamente da máquina.

Verificar:

• condição da superfície do eixo do parafuso;
• tendo diários;
• pontas de eixo roscadas;
• porca esférica e componentes de retorno;
• vedações ou limpadores;
• danos de transporte;
• flexão local visível;
• corrosão ou contaminação.

Um eixo danificado durante o transporte não deve ser forçado ao alinhamento pelas unidades de suporte.

Para um parafuso longo, lembre-se também de que a curvatura visível enquanto o eixo está suspenso livremente não indica automaticamente flexão permanente. A retilineidade e o desvio devem ser medidos usando suporte controlado e condições de referência.

Etapa 2: Limpe todas as superfícies de referência de montagem

Uma contaminação muito pequena pode deslocar um alojamento de suporte de precisão ou um suporte de porca.

Antes da montagem, limpe:

• superfície de montagem de suporte lateral fixo;
• superfície de montagem do lado apoiado;
• localizar ombros;
• superfície do suporte da porca esférica;
• superfície de montagem do carro;
• assentos de rolamento;
• furos roscados.

Remova rebarbas, lascas, tinta, partículas de ferrugem e outras contaminações que possam impedir o contato total.

Não presuma que apertar os parafusos com mais força corrigirá uma superfície de montagem imperfeita. Uma força maior no parafuso pode distorcer o alojamento ou forçar o eixo do parafuso para longe de sua posição correta.

Etapa 3: Instale a extremidade fixa como referência principal

Um arranjo comum utiliza um lado fixo e um lado suportado ou flutuante.

DLY fornece combinações comuns de unidades de suporte, como:

• BK/BF;
• FC/FF;
• EK/EF.

O arranjo de rolamento do lado fixo estabelece a referência axial do parafuso.

Instale o suporte lateral fixo de acordo com o desenho da unidade de suporte e da extremidade do parafuso. Confirme se o rolamento está devidamente assentado nas superfícies de fixação pretendidas e se a contraporca está instalada de acordo com o procedimento exigido.

No nível da base da máquina, entretanto, não force prematuramente cada interface de montagem para sua posição travada final antes que o eixo completo tenha sido verificado.

Etapa 4: Mantenha a extremidade apoiada ajustável durante o alinhamento inicial

A extremidade apoiada fornece suporte radial, mas, em um arranjo típico de suporte fixo, não deve criar involuntariamente uma segunda restrição axial rígida.

Durante o alinhamento inicial, o alojamento do lado apoiado deve ser posicionado de modo que o parafuso possa assentar na linha central correta em relação ao lado fixo e à porca esférica.

Se ambas as extremidades estiverem totalmente apertadas enquanto suas alturas centrais ou posições laterais forem diferentes, o fuso de esferas poderá ser forçado a dobrar entre os dois suportes.

Este problema torna-se mais importante à medida que:

• o diâmetro do parafuso diminui;
• aumentos de comprimento não suportados;
• a velocidade de rotação aumenta;
• a pré-carga da porca aumenta;
• os requisitos de precisão da máquina aumentam.

Etapa 5: prenda o alojamento da porca esférica sem forçá-lo

O alojamento da porca esférica é um dos pontos de alinhamento mais importantes em toda a montagem.

Fixe a porca esférica ao seu suporte ou alojamento e, em seguida, conecte o alojamento à mesa móvel com os parafusos de montagem inicialmente soltos ou apenas levemente ajustados.

Esta condição temporária permite que o alojamento da porca encontre uma posição compatível com:

• o eixo do fuso de esferas;
• suporte lateral fixo;
• suporte lateral suportado;
• viagem de guia linear.

Se houver uma folga clara entre o suporte da porca e a superfície de montagem do carro, não aperte simplesmente os parafusos até que a folga desapareça.

Isso pode puxar a porca esférica lateralmente ou verticalmente e criar um momento fletor no parafuso.

Em vez disso, determine se o problema vem de:

• altura incorreta do centro da porca;
• altura incorreta da unidade de suporte;
• erro de usinagem no suporte de montagem;
• calços incorretos;
• rebarbas ou contaminação;
• seleção incorreta de componentes.

Etapa 6: Mova o carro em todo o curso antes do aperto final

Não alinhe o sistema em apenas uma posição do carro.

Mova a mesa lentamente através de todo o percurso útil enquanto os componentes relevantes permanecem capazes de pequenos ajustes de alinhamento.

No mínimo, observe o sistema em:

• perto da extremidade fixa;
• no meio do curso;
• perto da extremidade suportada.

O parafuso deve girar suavemente sem um aumento significativo na resistência à medida que a porca muda de posição.

Preste atenção se o alojamento da porca tenta se mover lateralmente ou verticalmente durante o deslocamento. Se o suporte mudar de posição quando seus parafusos forem levemente afrouxados, a posição de montagem anterior estava forçando a porca para longe de seu eixo natural de funcionamento.

Etapa 7: verifique o alinhamento horizontal e vertical

O alinhamento normalmente deve ser verificado nas direções horizontal e vertical.

Onde a estrutura da máquina permitir, monte um relógio comparador no carro móvel e use uma superfície de referência usinada adequada ou referência de alinhamento associada ao eixo do parafuso.

Mova o carro ao longo das guias e registre a alteração do indicador.

Isto ajuda a determinar se a linha central do parafuso muda em relação ao deslocamento estabelecido da máquina.

Não coloque o indicador casualmente na pista esférica helicoidal e trate o resultado como uma medição de alinhamento completo. A superfície roscada não é igual a um diâmetro de referência dedicado.

Para uma discussão completa sobre medição de paralelismo, consulteParalelismo do fuso de esferas: como alinhar um fuso de esferas durante a instalação.

Etapa 8: Medir o desvio radial separadamente

Paralelismo e desvio são inspeções diferentes.

Para verificar o desvio radial, coloque um relógio comparador contra o munhão usinado especificado ou diâmetro de referência e gire o parafuso lentamente.

A variação do indicador pode revelar problemas como:

• um parafuso torto;
• erro de usinagem do diário;
• assentamento incorreto do rolamento;
• contaminação atrás de um rolamento ou ressalto;
• instalação incorreta da contraporca;
• distorção induzida pela montagem.

Se a excentricidade piorar significativamente somente depois que os alojamentos de suporte forem apertados, o problema poderá ser induzido pela instalação e não por um defeito original de retidão do parafuso.

Não use uma tolerância universal de alinhamento de fuso de esferas

Um erro comum é procurar um valor como:

"O alinhamento do parafuso esférico deve estar dentro de X mm por metro."

Não existe um valor único adequado para cada instalação de fuso de esferas.

A precisão de montagem necessária depende de:

• diâmetro do parafuso;
• comprimento total;
• extensão não suportada;
• grau de precisão;
• pré-carga da porca;
• configuração de suporte;
• velocidade rotacional máxima;
• exigência de posicionamento da máquina;
• rigidez do suporte da porca e dos alojamentos de suporte.

Use o desenho do fuso de esferas, o desenho da máquina ou a especificação de instalação do fabricante como critério de aceitação.

Não confunda o grau de precisão do parafuso com sua tolerância de alinhamento de instalação. Por exemplo, C3, C5 e C7 descrevem as características de precisão do fuso de esferas; eles não fornecem diretamente um deslocamento de instalação universal permitido entre a porca esférica e os suportes do rolamento.

Etapa 9: Aperte a montagem progressivamente

Assim que o parafuso se mover suavemente e o alinhamento for aceitável, comece o aperto final.

Não aperte todos os parafusos com o torque máximo de uma só vez.

Uma sequência prática é garantir progressivamente:

1. porca esférica;
2. suporte de porca ou interface de carro;
3. suporte lateral fixo;
4. suporte lateral suportado;

enquanto segue as instruções específicas do fabricante do componente onde elas diferem.

Após cada etapa importante de aperto:

• mova o carro pelo curso novamente;
• verifique se a resistência ao movimento não aumentou;
• verifique novamente as leituras dos indicadores quando necessário;
• confirme se o alojamento da porca não se deslocou;
• confirme se as unidades de suporte permanecem corretamente assentadas.

O torque final do parafuso pode deslocar ou distorcer levemente um alojamento, portanto o alinhamento deve ser verificado após o aperto, e não apenas antes.

Como um fuso de esferas longo deve ser manuseado durante a instalação?

Fusos de esferas longos requerem cuidado adicional porque sua rigidez à flexão diminui rapidamente à medida que o comprimento sem suporte aumenta.

Um parafuso longo não deve ficar pendurado livremente em uma extremidade enquanto a outra extremidade está sendo montada.

Durante a instalação:

• apoie o parafuso em posições adequadas;
• evite levantá-lo apenas por uma extremidade;
• não permita que o peso da porca esférica crie flexão desnecessária do eixo;
• aproxime a porca de um suporte quando for prático durante a montagem;
• remova os suportes temporários com cuidado à medida que os suportes permanentes suportam a carga;
• nunca pressione um eixo visivelmente curvado nas caixas de rolamento apertando os parafusos.

Para parafusos longos, a curvatura por peso próprio também deve ser diferenciada da flexão permanente. Um parafuso longo e fino colocado horizontalmente desviará naturalmente sob a gravidade, portanto a inspeção visual por si só não é um teste de retilineidade confiável.

Conecte o motor somente após o alinhamento mecânico

O motor e o acoplamento normalmente devem ser conectados depois que o próprio fuso de esferas puder girar e se deslocar suavemente.

Isso torna mais fácil separar os problemas de alinhamento do parafuso esférico dos problemas de alinhamento do suporte do motor ou do acoplamento.

Antes de conectar o motor, verifique:

• altura do eixo do motor;
• deslocamento lateral;
• esquadria do suporte do motor;
• ajuste do furo do acoplamento;
• acoplamento de desalinhamento angular permitido;
• deslocamento paralelo permitido do acoplamento.

Um acoplamento flexível é projetado para tolerar uma quantidade limitada de desalinhamento. Não deve ser usado para puxar o eixo do motor e o eixo do parafuso esférico mal desviados em um único eixo.

Verifique o torque de operação em mais de uma posição

Após a instalação mecânica, mova o sistema lentamente e compare a resistência em diversas posições.

Uma verificação prática útil é comparar:

• perto da extremidade fixa;
• no centro da viagem;
• perto da extremidade suportada.

O valor absoluto do torque depende do tamanho do parafuso, pré-carga, lubrificação, vedações e carga, portanto não existe um valor de torque universal para todos os conjuntos.

O sinal de alerta importante é uma mudança grande ou repetível no torque ao longo do curso.

Por que as verificações de retidão visual não são suficientes

Observar o comprimento do parafuso esférico ou colocar uma régua simples ao lado dele pode identificar danos graves, mas não é suficiente para uma instalação precisa.

Um parafuso pode parecer reto e ainda ter:

• esgotamento do diário;
• deslocamento da unidade de suporte;
• erro de altura do alojamento da porca;
• erro de paralelismo vertical;
• erro de paralelismo horizontal;
• desalinhamento do acoplamento do motor.

Por outro lado, um parafuso longo pode parecer ligeiramente curvado quando não está apoiado devido à gravidade, mas funciona normalmente após o suporte correto.

Para trabalhos de instalação, utilize métodos de medição que correspondam ao erro real que está sendo investigado.

Erros comuns que podem forçar um fuso de esferas a sair do alinhamento reto

O que você deve verificar após a instalação?

Antes de aumentar a máquina para a velocidade normal de operação, realize diversas verificações em baixa velocidade.

Confirmar:

• movimento suave ao longo de todo o curso;
• resistência de corrida consistente;
• nenhuma ligação óbvia perto de qualquer extremidade;
• nenhum ruído anormal;
• nenhuma vibração repetida uma vez por revolução;
• temperatura estável do rolamento de suporte;
• temperatura estável da porca esférica;
• nenhum aumento anormal da corrente motora;
• correto funcionamento do acoplamento;
• desvio aceitável da extremidade do eixo quando especificado.

A corrente do motor pode ajudar a identificar alterações na resistência mecânica, mas deve ser usada como uma ferramenta de apoio ao diagnóstico e não como um substituto para a medição do alinhamento mecânico.

Um fuso de esferas torto pode ser corrigido durante a instalação?

O ajuste de instalação pode corrigirdesalinhamento. Ele não pode reparar com segurança todos os fusos de esferas permanentemente tortos.

Se um parafuso tiver sido danificado por impacto, levantamento ou transporte incorreto, forçá-lo entre as unidades de suporte não é um método adequado de endireitamento.

Da mesma forma, não bata na pista com um martelo nem aplique pressão local descontrolada em um fuso de esferas endurecido.

Se o desvio medido exceder o requisito do desenho após o parafuso ser corretamente apoiado e os munhões terem sido verificados, o parafuso deverá ser avaliado separadamente antes de a instalação continuar.

Sequência recomendada de instalação do parafuso esférico

Para um típico eixo de fuso de esferas com suporte fixo, a lógica de instalação completa pode ser resumida como:

O torque de aperto exato, o procedimento da unidade de suporte e o erro de montagem permitido devem sempre seguir o desenho aprovado do parafuso esférico e as especificações dos componentes.

Suporte de instalação de parafuso de esfera DLY

DLY fornece enrolados e moídosparafusos de esferapara máquinas CNC, equipamentos de automação e outras aplicações de movimento linear.

Os requisitos disponíveis podem ser confirmados de acordo com a aplicação, incluindo:

• diâmetro e avanço do parafuso esférico;
• parafuso laminado ou retificado;
• Opções C7 e de maior precisão conforme necessidade;
• comprimento de parafuso personalizado;
• Acordos de apoio BK/BF, FK/FF e EK/EF;
• usinagem de ponta de eixo conforme desenho;
• configuração de porca esférica;
• dimensões da interface de instalação.

Para um eixo novo, fornecer o desenho de instalação completo geralmente é mais útil do que especificar apenas o fuso de esferas. O parafuso, o alojamento da porca esférica, as unidades de suporte, o acoplamento e as guias lineares devem ser revisados ​​como um sistema mecânico.

Conclusão

Garantir a retilineidade do parafuso esférico durante a instalação não significa usar a estrutura da máquina para endireitar fisicamente o parafuso.

O verdadeiro objetivo é evitar que um parafuso fabricado corretamente seja forçado a dobrar por rolamentos de apoio desalinhados ou por um alojamento de porca esférica posicionado incorretamente.

As práticas de instalação mais importantes são:

• alinhe primeiro as guias lineares;
• mantenha a extremidade do suporte e o alojamento da porca ajustáveis ​​durante a configuração inicial;
• mova o carro por todo o curso antes do aperto final;
• verifique o alinhamento horizontal e vertical;
• medir o desvio radial separadamente;
• aperte os componentes progressivamente;
• verifique novamente a resistência ao funcionamento após o aperto;
• conecte o motor somente depois que o eixo mecânico funcionar suavemente.

Para parafusos esféricos longos, suporte temporário adicional e manuseio cuidadoso são particularmente importantes porque o peso próprio pode criar curvatura visível e tornar o parafuso mais fácil de dobrar durante a montagem.

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