Um parafuso de esfera pode parecer um eixo de parafuso equipado com uma porca, mas seu desempenho depende de um processo de fabricação muito mais exigente. A precisão do avanço, a geometria da pista, a dureza da superfície, a pré-carga e a circulação da esfera devem ser controladas antes que a montagem possa converter o movimento rotativo em movimento linear estável.
Oprocesso de fabricação de fuso de esferanão é idêntico para todos os produtos. Um fuso de esferas laminado forma a pista do eixo por deformação plástica, enquanto um fuso de esferas retificado cria sua pista final por meio de retificação de precisão. A porca, o sistema de retorno, as esferas e as extremidades do eixo também requerem usinagem e inspeção separadas.
Este artigo segue as principais etapas de produção-desde a revisão do desenho e preparação do material até a montagem e teste final-e explica como cada etapa afeta o acabamentoparafuso de esfera.
| Estágio de produção | Operação principal | O que deve ser controlado |
|---|---|---|
| 1. Revisão de especificações | Confirme as dimensões e os requisitos de desempenho | Diâmetro, avanço, comprimento, precisão, carga, pré-carga e usinagem final |
| 2. Preparação de materiais | Cortar e preparar peças em bruto de eixo e porca | Classe do material, linearidade, defeitos e tolerância de usinagem |
| 3. Formação de pista | Role ou esmerilhe a pista do eixo; usinar a pista da porca | Passo, perfil da ranhura, diâmetro primitivo e condição da superfície |
| 4. Tratamento térmico | Endureça as superfícies-de contato rolantes | Dureza superficial, profundidade efetiva da caixa e distorção |
| 5. Acabamento da usinagem | Acabamento de pistas, munhões, ombros e roscas | Excentricidade, concentricidade, acabamento superficial e dimensões de montagem |
| 6. Montagem | Instale esferas, componentes de retorno, vedações e lubrificante | Circulação de esferas, pré-carga, folga axial e movimento suave |
| 7. Inspeção | Meça dimensões e desempenho funcional | Precisão de deslocamento, torque, folga, ruído e rastreabilidade |
1. Revisão de especificações
A fabricação começa antes de qualquer metal ser cortado. O diâmetro do eixo do parafuso necessário, o avanço nominal, o comprimento da rosca, o comprimento total, a configuração da porca, a interface de montagem e a geometria da extremidade-do eixo devem primeiro ser definidos.
Os requisitos de desempenho são igualmente importantes. O fabricante precisa conhecer a precisão de posicionamento necessária, carga axial, velocidade, vida útil, rigidez e folga axial permitida. Estas condições influenciam a rota de produção, o grau de precisão, o tamanho da esfera, o número de circuitos carregados e o método de pré-carga.
A usinagem final também deve ser confirmada nesta fase. Os munhões dos rolamentos, ressaltos, roscas de retenção, rasgos de chaveta e assentos de acoplamento devem corresponder às unidades de suporte selecionadas e à conexão do motor. Uma pista produzida com precisão não pode compensar extremidades de montagem especificadas incorretamente.
2. Preparação de Matéria Prima
O eixo do parafuso e a porca são preparados como peças brutas separadas porque executam funções diferentes e podem exigir materiais ou respostas de tratamento-térmico diferentes. Na DLY, o S55C é comumente usado para eixos de fusos de esferas, enquanto o 20CrMo é usado para porcas. O material real ainda deve ser selecionado de acordo com o projeto do produto e os requisitos operacionais.
O material recebido é verificado quanto à sua qualidade, dimensões, defeitos superficiais e retilineidade básica. Barras e peças forjadas são então cortadas com tolerância suficiente para torneamento,-deformação por tratamento térmico e acabamento final.
O torneamento preliminar estabelece superfícies de referência e remove o excesso de material. Dependendo da condição do material e da rota de produção, o tratamento de-alívio de tensão pode ser usado para reduzir a tensão residual antes da usinagem de{2}}alta precisão. Isto ajuda a limitar a distorção em operações subsequentes.
3. Formação da pista do eixo do parafuso
A ranhura helicoidal no eixo do parafuso forma um lado da pista esférica. Seu avanço, perfil, diâmetro primitivo e consistência afetam diretamente a precisão do deslocamento, a distribuição da carga e o torque de funcionamento. Duas rotas de fabricação comuns são laminação e retificação.
Produção de fuso de esferas laminadas
Na laminação de roscas, as matrizes endurecidas pressionam a peça bruta do eixo e deslocam o material plasticamente para formar a ranhura helicoidal. O material é movido em vez de removido. Este método oferece alta eficiência de produção e é amplamente utilizado para fusos de esferas industriais padrão.
Parâmetros de laminação como posição da matriz, pressão, avanço e diâmetro da peça bruta devem ser controlados para manter o perfil e avanço da ranhura necessários. O eixo pode então passar por tratamento térmico, endireitamento e acabamento superficial de acordo com o plano de produção especificado.
A DLY normalmente fornece-fusos de esferas C7 laminados a frio para equipamentos CNC em geral, sistemas de automação, máquinas de embalagem e outras aplicações onde o posicionamento confiável e a produção econômica são importantes.
Produção de fuso de esferas retificados
Para um fuso de esferas retificado, o eixo é primeiro usinado em desbaste e-tratado termicamente. A pista endurecida é então finalizada com uma retificadora de rosca de precisão. A retificação remove uma quantidade controlada de material para estabelecer a geometria final da ranhura e a precisão do avanço.
O controle da temperatura é especialmente importante durante a retificação de precisão. O calor gerado na zona de contato pode afetar as dimensões, enquanto as mudanças na temperatura ambiente podem influenciar a medição do-eixo longo. A condição do-rebolo, o alinhamento da máquina e o feedback da medição devem, portanto, ser gerenciados durante todo o processo.
Os parafusos esféricos retificados DLY podem ser produzidos com precisão C5 para equipamentos que exigem controle de posicionamento mais rígido. A precisão necessária deve ser determinada a partir das necessidades reais de deslocamento e posicionamento da máquina, e não apenas do método de fabricação.
| Item | Eixo de parafuso laminado | Eixo do parafuso de aterramento |
|---|---|---|
| Formação de pista | Deformação plástica com matrizes rolantes | Remoção de material com retificação de precisão |
| Posição típica do processo | A ranhura geralmente é formada antes do endurecimento e acabamento final | A ranhura final é retificada após o endurecimento |
| Característica de produção | Eficiente para produção-de volume padrão | Mais tempo de usinagem e medição |
| Precisão comum DLY | C7 | C5 |
A sequência exata pode variar de acordo com o material, o método de endurecimento, as dimensões do parafuso e o projeto do processo do fabricante. "Rolado" e "moído" descrevem como a pista do parafuso é produzida; eles não definem por si só todos os recursos da montagem concluída.
4. Fabricação de porcas esféricas
A porca esférica não é simplesmente uma luva roscada. Ele contém uma pista helicoidal interna e um sistema de retorno que guia cada esfera do final de um circuito carregado de volta ao seu ponto inicial.
A produção de porcas geralmente inclui preparação de peças brutas, torneamento, furação de recursos de montagem e lubrificação, usinagem de pistas internas, usinagem de-caminho de retorno, tratamento térmico e processamento de acabamento. As dimensões do flange e as posições dos furos-de montagem devem ser controladas porque determinam como a porca está localizada na mesa da máquina ou no alojamento da porca.
Projetos de tubos de retorno interno,-de retorno final e de retorno externo-exigem diferentes operações de usinagem e montagem. Independentemente do projeto, a transição entre a pista carregada e o caminho de retorno deve permitir que as esferas circulem sem impacto, emperramento ou ruído anormal.
5. Tratamento térmico e alisamento
As pistas do parafuso e da porca transportam repetidamente cargas de contato concentradas. Suas superfícies de trabalho, portanto, exigem dureza suficiente e profundidade endurecida para resistir ao desgaste e à fadiga de contato, enquanto o núcleo do componente deve manter a tenacidade adequada.
A temperatura-do tratamento térmico, a profundidade de aquecimento, as condições de resfriamento e o revenido devem ser controlados de acordo com o material e o projeto. A inspeção pode incluir medição de{2}dureza superficial, verificação de-camada endurecida e exame metalográfico em amostras de processo.
O aquecimento e o resfriamento podem fazer com que um eixo de parafuso longo dobre. A retilineidade é verificada após o tratamento térmico e o alisamento controlado é realizado quando necessário. A correção excessiva pode introduzir novas tensões residuais, portanto o endireitamento deve ser realizado juntamente com medições repetidas de desvio.
6. Pista e eixo-Acabamento final
Após o endurecimento, a pista e as superfícies de referência recebem os acabamentos exigidos pela rota de produção selecionada. Os parafusos retificados passam por retificação de rosca de precisão, enquanto os parafusos laminados podem receber endireitamento, polimento ou outras operações de acabamento sem transformar a ranhura laminada em uma ranhura retificada.
As extremidades dos eixos são usinadas para rolamentos fixos e apoiados, contraporcas e acoplamentos de motores. Recursos importantes incluem-diâmetro do assento do rolamento, posição do ressalto, dimensões da rosca, acabamento superficial e concentricidade com a pista do parafuso.
A baixa concentricidade do munhão pode produzir vibração e carregamento cíclico mesmo quando a pista em si é precisa. A usinagem final deve, portanto, ser inspecionada como parte do conjunto funcional do fuso de esferas e não tratada como uma operação secundária não relacionada.
7. Seleção e montagem da bola
Antes da montagem, o eixo do parafuso, a porca, as esferas e os componentes de retorno são limpos para remover partículas abrasivas, cavacos e resíduos de processamento. A contaminação introduzida nesta fase pode danificar as pistas acabadas durante os primeiros ciclos operacionais.
As esferas de precisão são selecionadas por classe de diâmetro e combinadas com a condição medida da pista. Eles são carregados nos circuitos das porcas, após os quais são instalados componentes de retorno, vedações ou limpadores. A porca é então transferida para o eixo do parafuso com uma luva de montagem ou outro método controlado para evitar que as esferas escapem.
O lubrificante é aplicado na quantidade especificada e a porca é movida ao longo de seu curso útil. Isto confirma que as esferas passam suavemente pelas ranhuras carregadas e pelo caminho de retorno.
8. Pré-carga e folga axial
O tamanho da esfera e a correspondência da pista determinam a folga axial inicial ou pré-carga. Dependendo do projeto da porca, a pré-carga pode ser estabelecida por meio de esferas superdimensionadas, uma estrutura de-passo deslocado, espaçadores ou um arranjo-de porca dupla.
A pré-carga remove ou reduz a folga axial e aumenta a rigidez, mas mais não é automaticamente melhor. A pré-carga excessiva aumenta o torque de fricção, a geração de calor e a tensão de contato interno. Pré-carga insuficiente pode permitir perda de movimento sob cargas reversas.
O alvo correto deve, portanto, basear-se no comportamento de posicionamento, rigidez, velocidade, temperatura e vida útil esperada. A porca montada é verificada quanto ao movimento axial e à consistência do torque, em vez de ser avaliada apenas pela firmeza com que ela se ajusta ao eixo.
9. Inspeção Final
A inspeção final conecta o processo de fabricação ao desempenho real do fuso de esferas. O plano de inspeção depende do grau de precisão, dimensões, tipo de porca e requisitos do cliente.
| Item de inspeção | Propósito | Possível problema detectado |
|---|---|---|
| Medição de leads e viagens | Verifique o deslocamento linear produzido pela rotação do eixo | Erro cumulativo de lead ou variação de deslocamento local |
| Folga axial | Confirme a folga ou a condição de pré-carga | Correspondência incorreta da bola ou ajuste de pré-carga |
| Torque dinâmico | Avalie a resistência através do curso de trabalho | Locais apertados, interferência-no caminho de retorno ou contaminação |
| Excentricidade do eixo | Verifique a retilinidade e o alinhamento-da superfície de referência | Distorção do tratamento-térmico ou usinagem final imprecisa |
| Dureza e profundidade endurecida | Verifique o tratamento térmico da pista | Endurecimento insuficiente ou tratamento inconsistente |
| Verificação de ruído e circulação | Confirme o retorno estável da bola | Devolver-defeitos de componentes, detritos ou bolas danificadas |
A ISO 3408 fornece terminologia reconhecida internacionalmente e conceitos de aceitação para fusos de esferas. Os itens de inspeção e tolerâncias aplicáveis devem ser indicados claramente no desenho, nas especificações de compra ou no contrato de inspeção, em vez de serem assumidos a partir de uma descrição geral do produto.
10. Limpeza, Preservação e Rastreabilidade
Um fuso de esferas acabado deve permanecer limpo após a inspeção. As superfícies expostas são protegidas contra corrosão e o conjunto é embalado para evitar impactos, contaminação e dobras durante o transporte. Eixos longos requerem suporte adequado dentro da embalagem.
A identificação do produto deve conectar a montagem com seus registros de material, tratamento-térmico, processamento e inspeção. Essa rastreabilidade é importante ao confirmar uma especificação personalizada ou investigar um problema de desempenho após a instalação.
Como a fabricação afeta o desempenho
Nenhuma operação determina a qualidade do fuso de esferas. O desempenho final resulta da interação da precisão da pista, integridade da superfície, profundidade endurecida, retilineidade do eixo, geometria da porca, correspondência de esferas, projeto de circulação e limpeza da montagem.
- Precisão de posicionamentodepende principalmente do controle do condutor e da medição do deslocamento efetivo.
- Rigidez e folgasão influenciados pela geometria da pista, seleção de esferas e pré-carga.
- Funcionamento suaverequer ranhuras consistentes, circulação precisa da esfera e montagem limpa.
- Vida útildepende da qualidade do material, tratamento térmico, distribuição de carga, lubrificação e condições operacionais.
- Estabilidade de alta-velocidadeé afetado pela retilinidade do eixo, pela precisão do diário de montagem, pelo equilíbrio e pelo projeto do sistema de retorno-.
Conclusão
O processo completo de produção de fusos de esferas inclui revisão de especificações, preparação de material, formação de pistas, tratamento térmico, acabamento de precisão, fabricação de porcas, carregamento de esferas, ajuste de pré-carga e inspeção final. Os fusos de esferas laminados e retificados seguem rotas de produção-diferentes, mas ambos exigem controle coordenado do eixo, da porca, das esferas e do sistema de retorno.
Ao solicitar um padrão ouparafuso de esfera personalizado, requisitos de precisão, carga, velocidade, pré-carga e{0}}usinagem final claramente definidos permitem que o fabricante selecione uma rota de produção apropriada e verificável.
Perguntas frequentes
Como são fabricadas as roscas dos fusos de esferas?A pista do eixo do parafuso é comumente produzida por laminação de roscas ou retificação de precisão. A laminação forma a ranhura por meio da deformação plástica, enquanto a retificação remove o material de um eixo endurecido para produzir a geometria final da ranhura.
Os parafusos esféricos retificados de precisão recebem retificação final da rosca após o endurecimento. Um fuso de esferas laminado retém uma pista formada pela laminação e pode sofrer posterior tratamento térmico, endireitamento e acabamento superficial sem se tornar um fuso de esferas retificado.
O tratamento térmico confere às-superfícies de contato rolantes a dureza e a profundidade de endurecimento necessárias para resistir ao desgaste e à fadiga de contato. O processo selecionado também deve controlar a distorção e preservar a tenacidade suficiente do núcleo.
A pré-carga pode ser produzida por meio de diâmetros de esfera selecionados, uma porca de-deslocamento, espaçadores ou uma estrutura de-porca dupla. O método depende do projeto da porca e das características necessárias de rigidez, torque e folga axial-.
Informações importantes incluem diâmetro do eixo, passo, comprimento total e roscado, grau de precisão, tipo de porca, pré-carga ou requisito de folga-axial, desenho-de usinagem final, carga, velocidade e ambiente operacional.
Referências
- ISO 3408, terminologia-de parafusos de esfera, condições de aceitação e especificações relacionadas.
- Princípios gerais de engenharia para produção de fusos de esferas laminados e retificados, tratamento térmico, montagem e inspeção.
Suporte de especificação de fuso de esfera
Para obter assistência com fusos de esferas laminados C7, fusos de esferas retificados C5, pré-carga ou usinagem de extremidade-de eixo personalizada,entre em contato com a DLYnodlyexport2@dlybearing.comouWhatsApp +86 166 0578 8856.
