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Rodamientos de bolas de contacto angular para máquinas herramienta CNC
Durante el proceso de diseño y fabricación de máquinas herramienta, elegir el rodamiento de husillo adecuado es fundamental para garantizar la precisión del mecanizado y mejorar el rendimiento del equipo. Los rodamientos de contacto angular se utilizan a menudo en el sistema de husillo de máquinas herramienta debido a su diseño único y características de rendimiento. Los rodamientos de bolas de contacto angular de precisión se utilizan ampliamente y sus elementos rodantes son bolas. Debido a que son de contacto puntual (a diferencia del contacto lineal de los rodamientos de rodillos), pueden proporcionar velocidades más altas, menos generación de calor y una mayor precisión de rotación.
En algunas aplicaciones de husillo de velocidad ultraalta, rodamientos híbridos con bolas de cerámica (generalmente Si3N4 o Al2O3) también se utilizan. En comparación con las bolas de acero endurecido tradicionales, el material de las bolas de cerámica en sí brinda a los rodamientos de bolas de cerámica las ventajas de alta rigidez, alta velocidad, resistencia a altas temperaturas y larga vida útil, satisfaciendo así la gran demanda de los clientes de productos de rodamientos para máquinas herramienta. Los rodamientos de bolas de contacto angular tienen una velocidad límite alta, pueden soportar cargas radiales y cargas axiales al mismo tiempo, y también pueden soportar cargas axiales puras, con alta rigidez y capacidad de carga. Su capacidad de carga axial está determinada por el ángulo de contacto y aumenta con el aumento del ángulo de contacto.
Los ángulos de contacto estándar son 15° (indicado por el sufijo C), 25° (indicado por el sufijo AC), 40° (indicado por el sufijo B) y 30° (indicado por el sufijo A). Un rodamiento de bolas de contacto angular de una sola hilera solo puede soportar cargas axiales unidireccionales. Al soportar cargas radiales, se producirán fuerzas axiales adicionales, por lo que los cojinetes generalmente se utilizan en pares. La combinación DB (espalda con espalda) y la combinación DF (cara a cara) pueden soportar cargas radiales y cargas axiales bidireccionales. El rodamiento tiene una gran capacidad de carga, gran rigidez, rotación estable, alta velocidad límite y preinterferencia de holgura ajustable, por lo que es particularmente adecuado para máquinas herramienta de precisión de alta velocidad.
Rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras
Rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras Son básicamente rodamientos de una sola hilera, espalda con espalda o cara a cara, con el aro exterior o el aro interior integrado. En comparación con los rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera, tienen mejor rigidez y pueden soportar cargas axiales bidireccionales. Al mismo tiempo, también pueden soportar un determinado momento de vuelco. Su efecto de uso es similar al de dos rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera configurados espalda con espalda.
Rodamientos de bolas de contacto de cuatro puntos
Los rodamientos de bolas con contacto de cuatro puntos son un tipo de rodamiento separable o rodamiento de bolas de contacto angular que puede soportar cargas axiales bidireccionales. Cuando no hay carga o se trata de una carga puramente radial, la bola de acero y el casquillo están en contacto en cuatro puntos, de ahí el nombre. Cuando solo hay una carga axial pura, la bola de acero y el casquillo se convierten en contacto de dos puntos y pueden soportar cargas axiales bidireccionales. Los rodamientos de bolas con contacto de cuatro puntos también pueden soportar cargas de momento y tienen las funciones de rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera y rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras. Los rodamientos de bolas con contacto de cuatro puntos generalmente son adecuados para aquellas ocasiones en las que hay contacto de dos puntos bajo cargas axiales puras o cargas combinadas con grandes cargas axiales. Los rodamientos de bolas de contacto de cuatro puntos tienen un límite de velocidad alto y también son adecuados para aquellas ocasiones en las que se requiere un funcionamiento a alta velocidad. El ángulo de contacto de los rodamientos de bolas con cuatro puntos de contacto es de 35° o 45°.
Grados de rodamientos de contacto angular
Los rodamientos son los componentes principales de los husillos y las mesas giratorias de las máquinas herramienta, y desempeñan un papel vital en el rendimiento de las máquinas herramienta. Para mantener la capacidad de procesamiento de las máquinas herramienta, se deben utilizar rodamientos de alto rendimiento. La precisión de los rodamientos utilizados en el husillo de las máquinas herramienta debe ser ISOP5 o superior (P5 o P4 es la precisión ISO, normalmente de baja a alta (P0, P6, P5, P4, P2), y para el soporte del husillo de alta -máquinas herramienta de alta velocidad y precisión como Máquinas herramientas CNC y centros de mecanizado, se debe seleccionar precisión ISOP4 o superior. Rodamientos para husillos incluyen rodamientos de bolas de contacto angular, rodamientos de rodillos cónicos y rodamientos de rodillos cilíndricos.
Ventajas de los rodamientos de contacto angular
Su rendimiento afecta directamente la precisión del procesamiento y la estabilidad del equipo. Los rodamientos de contacto angular tienen las siguientes características:
Alta rigidez: El diseño del ángulo de contacto de los rodamientos de contacto angular hace que tengan una alta rigidez, lo que puede reducir eficazmente la vibración y la deformación del husillo.
Alta precisión: La precisión de fabricación de los rodamientos de contacto angular es alta, lo que puede garantizar la estabilidad y precisión del husillo durante el funcionamiento.
Alta capacidad de carga : Los rodamientos de contacto angular pueden soportar grandes cargas radiales y axiales y son adecuados para ocasiones de procesamiento con cargas elevadas.
larga vida: Los rodamientos de contacto angular tienen un buen rendimiento de lubricación y sellado, lo que puede reducir el desgaste y prolongar la vida útil.
Selección de rodamientos de contacto angular.
El husillo de la máquina herramienta es el corazón de toda la máquina. Es la pieza clave para lograr la precisión en el procesamiento de la pieza e influye directamente en el rendimiento de la máquina. Los métodos de producción actuales, de alta velocidad y eficiencia, han impuesto mayores requisitos en cuanto a velocidad, precisión, capacidad de carga y ruido de funcionamiento del husillo. Por lo tanto, los diseñadores y fabricantes de husillos se enfrentan a enormes desafíos, y un análisis adecuado de la selección de rodamientos puede ayudar a los fabricantes a afrontarlos. Los diferentes tipos de rodamientos tienen sus propios entornos de aplicación, por lo que es difícil formular una regla de selección universal. Para la selección de rodamientos de precisión, es necesario considerar exhaustivamente los siguientes factores: precisión, rigidez, velocidad y carga, etc. Según los requisitos específicos de la aplicación, determine qué factor es importante y, a continuación, realice la selección adecuada. Al seleccionar rodamientos de contacto angular, se deben considerar los siguientes factores:
Tipo de carga: Seleccione el tipo de rodamiento de contacto angular apropiado según el tipo de carga (carga radial, carga axial o carga combinada) que soporta el husillo.
Angulo de contacto: El tamaño del ángulo de contacto afecta la capacidad de carga y la rigidez del rodamiento. Es necesario seleccionar el ángulo de contacto apropiado según los requisitos específicos de la aplicación.
Tamaño y precisión: El tamaño y el grado de precisión del rodamiento deben coincidir con los requisitos de diseño del husillo de la máquina herramienta.
Lubricación y sellado: Un buen sistema de lubricación y sellado puede mejorar la vida útil y la confiabilidad del rodamiento.
Instalación y mantenimiento de rodamientos de contacto angular.
La selección de rodamientos de contacto angular también depende de los requisitos específicos de la aplicación y del diseño de la máquina herramienta. Mediante una selección y un mantenimiento razonables de los rodamientos de contacto angular, se puede mejorar significativamente la precisión del procesamiento y la estabilidad de las máquinas herramienta y se puede extender la vida útil de la maquinaria.
Instalación: La instalación de rodamientos de contacto angular debe realizarse estrictamente de acuerdo con las especificaciones técnicas para garantizar la posición precisa del rodamiento y evitar daños causados por una instalación incorrecta.
Lubricación: Verifique y mantenga periódicamente el sistema de lubricación del rodamiento para garantizar que esté funcionando en buenas condiciones de lubricación.
Inspección: Compruebe periódicamente el estado de funcionamiento de los rodamientos y descubra y solucione rápidamente posibles problemas, como desgaste, holgura, etc.
Fabricantes de rodamientos de contacto angular
Los rodamientos de bolas de contacto angular de precisión de AUBEARING son universalmente compatibles y pueden intercambiarse con rodamientos del mismo tipo y tamaño de otras marcas en grupos. Al mismo tiempo, AUBEARING controla la desviación de precarga axial de cada fila de rodamientos dentro de un rango más reducido para lograr una precarga y una rigidez precisas.
Rodamiento de bolas de contacto angular de 15° Puede soportar carga radial y cierta carga axial. Hay dos tipos de estructuras: de una hilera y de dos hileras. La fila única tiene diferentes tamaños con diámetros nominales desde 40 mm hasta 650 mm; la doble fila tiene diferentes tamaños con diámetros nominales desde 100 mm hasta 400 mm. Este tipo de rodamiento generalmente consta de un par de rodamientos dispuestos espalda con espalda, cara a cara o en serie. El juego axial debe estar entre 2 y 4 μm. Este tipo de rodamiento generalmente solo puede soportar fuerzas axiales en una dirección.
El rodamiento de bolas de contacto angular de 25° Tiene un ángulo de contacto mayor a 15°, por lo que puede soportar fuerzas axiales en ambas direcciones. La estructura de este tipo de rodamiento también está disponible en una o dos hileras, y su rango de tamaño es el mismo que el de los rodamientos de bolas de contacto angular de 15°. El juego axial de dichos rodamientos debe estar entre 3 y 6 μm.
El rodamiento de bolas de contacto angular de 40° Tiene un ángulo de contacto mayor y puede soportar fuerzas axiales en tres direcciones. La estructura de este tipo de rodamiento también tiene dos tipos: una hilera y dos hileras, y su rango de tamaño es el mismo que el de los dos primeros rodamientos. El juego axial de dichos rodamientos debe estar entre 5 y 10 μm.
Serie estándar de rodamientos de husillo.
Esta serie se divide en los grados P4 y P4S. Los anillos interior y exterior y los elementos rodantes generalmente están hechos de acero 52100 totalmente endurecido. En determinadas condiciones, la velocidad de lubricación con grasa puede alcanzar 650,000 DN y la velocidad de lubricación con aceite puede alcanzar 1,000,000 DN. En comparación con la serie de alta velocidad, el diámetro del elemento rodante de la serie estándar es mayor y la precarga es mayor. Es adecuado para ocasiones con grandes cargas de corte y altos requisitos de rigidez dinámica del sistema.
Además, la grasa es una condición importante a considerar en la selección. Demasiada grasa afectará gravemente la disipación de calor del rodamiento y la temperatura de funcionamiento aumentará bruscamente, lo que hará que la vida útil de la grasa disminuya rápidamente y acorte la vida útil del rodamiento; muy poca grasa no formará una cierta película de aceite lubricante para separar el anillo del eje y el elemento rodante. La fricción entre ellos provocará un mayor aumento de temperatura, lo que también afectará a la vida útil del rodamiento. Para diferentes velocidades, la cantidad recomendada de grasa también es diferente. Cuando la velocidad es inferior a 500,000 DN, la cantidad de grasa añadida debe ser del 25% al 40% del espacio libre dentro del rodamiento; cuando la velocidad es superior a 500,000 DN, la cantidad de grasa añadida debe ser del 15% al 20% del espacio libre dentro del rodamiento. Cabe destacar que en la serie estándar existen dos tipos de jaulas: jaulas de nailon guiadas por elementos rodantes y jaulas de baquelita guiadas por anillos exteriores. El espacio libre interno de los dos tipos de rodamientos es diferente y conviene distinguirlos a la hora de calcular la cantidad de grasa añadida.
Rodamientos de husillo de la serie de bolas cerámicas.
Esta serie es de grado P4S, los anillos interior y exterior son generalmente de acero totalmente endurecido 52100 y los elementos rodantes son materiales cerámicos. En determinadas condiciones, la velocidad de lubricación con grasa puede alcanzar 750,000 DN y la lubricación con aceite puede alcanzar 1,500,000 DN. La capacidad de carga dinámica radial y axial es equivalente a la de la serie estándar, pero la rigidez aumenta en un 50%; el peso de la cerámica es un 60% más ligero que el del acero, lo que reduce la fuerza centrífuga del elemento rodante, reduciendo así el fenómeno de deslizamiento y giro, y el calor generado entre el elemento rodante y la pista de rodadura también se reduce en consecuencia, alargando el rodamiento. vida; al mismo tiempo, el coeficiente de expansión térmica de la bola de cerámica es bajo y cuando la temperatura aumenta durante el funcionamiento a alta velocidad, la fuerza de precarga es menor que la de la bola de acero de serie estándar y la generación de calor es menor. Después de la comparación, la velocidad de la serie de bolas de cerámica es aproximadamente 1.5 veces mayor que la de la serie estándar, y la vida operativa teórica puede llegar a 3-5 veces; cuando es necesario alcanzar alta velocidad, alta capacidad de carga y alta rigidez al mismo tiempo, se debe considerar la serie de bolas de cerámica y la cantidad de grasa debe controlarse dentro del 15% al 20% del espacio libre dentro del rodamiento.
Rodamientos de husillo de serie de alta velocidad.
Esta serie es de grado P4S, los anillos interior y exterior son generalmente de acero totalmente endurecido 52100 y los elementos rodantes se pueden seleccionar entre acero 52100 totalmente endurecido o materiales cerámicos, y hay dos tipos: abierto y sellado sin contacto de doble cara. En determinadas condiciones, la velocidad de lubricación con grasa puede alcanzar 850,000 DN-1,000,000 DN, y la lubricación con aceite puede alcanzar 1,700,000 DN-2,000,000 DN.
La serie de alta velocidad se utiliza generalmente en centros de mecanizado CNC de alta velocidad y fresadoras de alta velocidad porque puede cumplir con los requisitos de baja generación de calor, baja temperatura de funcionamiento y alta rigidez. Las principales ventajas de esta serie son: En primer lugar, se reduce el diámetro del elemento rodante y se aumenta el número. La forma de la pista de rodadura diseñada con precisión reduce el área de contacto entre el elemento rodante y la pista de rodadura y reduce la generación de calor por fricción;
En segundo lugar, la fuerza centrífuga sobre el elemento rodante de tamaño pequeño se reduce durante el funcionamiento a alta velocidad, se debilita el fenómeno de deslizamiento y giro y se reduce la generación de calor en el área de contacto;
En tercer lugar, tanto los anillos interiores como los exteriores tienen hombros altos y bajos, que proporcionan un canal abierto para el lubricante, que puede eliminar rápidamente el calor generado durante el funcionamiento;
En cuarto lugar, se reduce el efecto de cizallamiento del lubricante sobre el elemento rodante y se reduce la generación de calor. Cuando el requisito de velocidad es mayor, también puede elegir la serie de bolas cerámicas de alta velocidad con mayor velocidad límite y rigidez dinámica para reducir aún más la generación de calor durante el funcionamiento, logrando así una temperatura de funcionamiento más baja.
Conclusión
Los rodamientos de bolas de contacto angular son ideales para equipos mecánicos de alta precisión, como máquinas herramienta CNC, debido a su capacidad para soportar cargas radiales y axiales y su buen rendimiento a altas velocidades. La selección e instalación correctas son esenciales para garantizar un funcionamiento estable a largo plazo del equipo.