O que é folga em um fuso de esferas?

A folga do parafuso esférico é o movimento axial perdido que aparece quando a direção do movimento é invertida. O parafuso ou motor pode já ter mudado de direção, mas a porca, mesa ou componente móvel não responde imediatamente porque a folga mecânica deve primeiro ser eliminada.

Uma pequena folga pode ser aceitável em equipamentos de automação em geral. No entanto, para máquinas CNC, equipamentos de medição e aplicações com mudanças frequentes de direção, a folga excessiva pode reduzir a precisão e a repetibilidade do posicionamento.

O que é folga em um fuso de esferas?

Um parafuso esférico contém um eixo do parafuso, uma porca esférica e esferas de aço recirculantes. As esferas rolam entre as pistas correspondentes no eixo e na porca para converter o movimento rotativo em movimento linear.

Se existir folga axial entre as esferas e as pistas, o lado acionador deverá se mover através dessa folga quando a rotação for invertida, antes que a carga seja totalmente transmitida na direção oposta. Isso produz folga ou perda de movimento.

A folga do parafuso esférico não deve ser confundida com a precisão do avanço. A precisão do avanço descreve a diferença entre o deslocamento teórico e real em uma distância especificada. A folga descreve o movimento perdido durante a inversão de direção. Um grau de precisão mais alto não significa automaticamente que a montagem não tenha folga axial.

O que causa a folga do parafuso esférico?

Liberação de fabricação e montagem

Algumas porcas de fuso de esferas padrão são projetadas com folga interna controlada para manter um funcionamento suave e um torque razoável. Isso não indica necessariamente um defeito de fabricação.

Quando for necessária folga menor, o tamanho da esfera, a geometria da pista e a pré-carga devem ser adequadamente combinados durante a produção e montagem. A instalação aleatória de esferas maiores não é um método de ajuste seguro porque a interferência excessiva pode aumentar o torque, o calor e o desgaste da pista.

Desgaste de Bolas e Pistas

A operação repetida desgasta gradualmente as esferas e as pistas. O desgaste pode desenvolver-se mais rapidamente sob carga excessiva, impacto, contaminação, lubrificação inadequada ou mau alinhamento. À medida que as superfícies de contato se desgastam, a folga axial interna pode aumentar.

Se a folga aparecer apenas em uma seção do curso do parafuso, deve-se considerar desgaste ou danos locais na pista. Substituir apenas a porca pode não corrigir o problema se o eixo do parafuso também estiver desgastado.

Movimento de suporte

Nem todos os erros de reversão medidos vêm da porca esférica. Contraporcas soltas, pré-carga incorreta do rolamento ou rolamentos de suporte de extremidade fixa desgastados podem permitir que todo o eixo do parafuso se mova axialmente.

Antes de substituir a porca, verifique se a extremidade do parafuso se move quando a força axial é aplicada. Se o parafuso completo se mover dentro do arranjo de suporte, o conjunto do rolamento poderá ser responsável pelo erro.

Acoplamentos soltos ou montagens de porcas

Um acoplamento do motor, um parafuso de porca ou uma caixa de rolamento soltos também podem criar perda de movimento durante a reversão. O valor medido na mesa da máquina pode, portanto, ser maior que a folga real dentro da porca.

Instalação incorreta

O desalinhamento entre o eixo do parafuso, o alojamento da porca e os rolamentos de suporte nem sempre cria folga imediata. No entanto, produz carga irregular, maior resistência ao funcionamento e desgaste local que pode aumentar a folga ao longo do tempo.

Como a folga afeta um sistema de movimento linear?

Erro de posicionamento

Quando um eixo inverte, o motor ou parafuso pode se mover antes que a mesa responda. A posição comandada e a posição real podem, portanto, diferir, especialmente quando o alvo é abordado a partir de direções alternadas.

Repetibilidade reduzida

Uma máquina pode retornar consistentemente a uma posição ao se aproximar de uma direção, mas produzir um resultado diferente ao se aproximar da direção oposta. Este é um sinal comum de perda de movimento relacionada à reversão.

Erros de usinagem e superfície

Em equipamentos CNC, a folga pode causar desvio dimensional, marcas visíveis durante mudanças de contorno ou corte instável quando um eixo inverte. A severidade depende da estrutura da máquina, da carga de corte e do sistema de controle.

Ruído e vibração

A folga pode permitir que um componente seja reengatado repentinamente após a reversão, produzindo impacto, vibração ou ruído. No entanto, o ruído anormal por si só não prova que a porca esférica tenha folga excessiva. Lubrificação, alinhamento, rolamentos de suporte e outros componentes de acionamento também devem ser inspecionados.

Como a folga do parafuso esférico pode ser reduzida?

Use uma porca pré-carregada adequada

A pré-carga aplica uma força interna controlada entre as esferas e as pistas. Ajuda a reduzir a folga axial e melhora a rigidez e a resposta à reversão.

A pré-carga deve corresponder à carga, velocidade, torque do motor e ciclo de trabalho necessários. A pré-carga excessiva pode aumentar o atrito, a temperatura operacional e o desgaste, portanto uma pré-carga mais alta não é automaticamente melhor.

Considere uma estrutura de porca dupla

Uma porca esférica dupla usa duas seções de porca pré-carregadas uma contra a outra. Essa estrutura pode fornecer melhor controle de folga e maior rigidez axial do que uma porca única com folga padrão, mas requer mais espaço de instalação e geralmente produz maior resistência ao funcionamento.

Para uma comparação detalhada dessas duas estruturas, consulteFuso de esferas SFU vs DFU: diferenças de folga, carga e precisão.

Erros de instalação corretos

Verifique o alinhamento do parafuso, do alojamento da porca e das unidades de suporte. Confirme se a contraporca do rolamento, o acoplamento, o flange da porca e os parafusos de montagem estão corretamente fixados.

Se o erro vier de um rolamento de suporte ou acoplamento solto, a substituição da porca esférica não resolverá o problema.

Mantenha a lubrificação adequada

A lubrificação não remove diretamente a folga mecânica existente, mas reduz o atrito e ajuda a retardar o desgaste das esferas e pistas. O tipo de lubrificante e o intervalo de manutenção devem corresponder à velocidade, carga, curso e ambiente de trabalho.

Substitua componentes desgastados

Se a porca, a pista do parafuso ou os rolamentos de suporte já estiverem desgastados, o ajuste poderá proporcionar apenas uma melhoria temporária. Os componentes desgastados devem ser inspecionados para determinar se a substituição da porca ou um conjunto completo de parafuso e porca é mais apropriado.

Métodos de correção mais detalhados são explicados emComo eliminar folga em fusos de esferas.

A reação pode ser completamente eliminada?

Um fuso de esferas pré-carregado adequadamente selecionado pode reduzir a folga axial mensurável a um nível muito baixo. No entanto, descrever o eixo completo da máquina como tendo “folga zero absoluta” é geralmente enganoso.

O erro de reversão final ainda pode ser afetado pelo movimento do rolamento de suporte, deformação do acoplamento, rigidez da sede da porca, deformação da estrutura da máquina, expansão térmica e configurações do sistema de controle.

O objetivo prático é, portanto, controlar o movimento total perdido dentro dos requisitos de posicionamento da máquina, em vez de buscar a pré-carga mais alta possível sem considerar o torque, o calor e a vida útil.

O que deve ser verificado antes de substituir uma porca esférica?

Antes de solicitar uma substituição, confirme:

• Modelo completo de parafuso e porca
• Diâmetro do parafuso e avanço
• Estrutura de porca simples ou dupla
• Requisito de folga original ou pré-carga
• Se a folga ocorre ao longo de todo o curso ou apenas localmente
• Condição da pista do parafuso e circulação da porca
• Movimento de suporte de extremidade fixa
• Condição do acoplamento, sede da porca e parafuso de montagem

Um dos erros de substituição mais comuns é encomendar uma porca apenas pelo diâmetro nominal e avanço. Duas porcas marcadas com tamanhos básicos semelhantes ainda podem diferir nas dimensões do flange, na estrutura de circulação, na correspondência interna e na pré-carga.

Para obter mais informações sobre substituição de porcas e montagens correspondentes, consulteUma porca de parafuso esférico anti-folga pode realmente remover a folga?.

Combinação de parafuso esférico e porca DLY

A DLY fornece fusos de esferas laminados C7 para automação geral e fusos de esferas retificados C5 para aplicações que exigem maior precisão de avanço. Os eixos dos parafusos esféricos usam aço S55C, enquanto as porcas esféricas DLY usam liga de aço 20CrMo.

Quando o controle de folga é necessário, o diâmetro do parafuso, o avanço, a estrutura da porca, a pré-carga, a disposição do suporte e as condições de instalação devem ser confirmados em conjunto. Para projetos de substituição, fotos nítidas, o modelo completo e um desenho são mais confiáveis ​​do que apenas o diâmetro e o chumbo.

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