Vrhunski vodič za ležajeve vretena CNC alatnih strojeva

Vrhunski vodič za ležajeve vretena CNC alatnih strojeva

Kako se tehnologija razvija, CNC alatni strojevi Očekuje se da budu precizni, učinkoviti i pouzdani nego ikad prije. Kako bi ostale konkurentne, tvrtke za proizvodnju CNC alatnih strojeva ulažu u visokokvalitetne ležajeve kako bi osigurale optimalne performanse svojih vretena. Visokokvalitetni ležajevi mogu poboljšati učinkovitost i pouzdanost vretena alatnih strojeva, čime se povećava proizvodnja i smanjuje trošenje i habanje strojeva. Stoga su čimbenici koji se uzimaju u obzir pri odabiru ležajeva vretena alatnog stroja vrlo važni za dobivanje točnih rezultata. Nosivost, zahtjevi za brzinom, krutost, podmazivanje, uvjeti okoline i razina buke glavna su razmatranja koja vode inženjere pri odabiru ležajeva vretena. U ovom ćemo članku raspravljati o tipovima koji se obično nalaze u vretenima alatnih strojeva io tome kako procijeniti, pregledati i nadzirati rad ležaja kako bi se osigurala optimalna izvedba.

A vreteno alatnog stroja ima dvije glavne funkcije. Jedan je rotiranje alata za okretanje, glodanje, brušenje ili bušenje ili narezivanje izratka. Drugi je prijenos momenta i brzine na područje rezanja. Svrha ležajeva vretena alatnog stroja je precizno usmjeravanje kretanja vretena kako bi se osigurala optimalna brzina i točnost. Ležajevi utječu na brzinu, rotaciju, vibracije, točnost i temperaturu alatnih strojeva, što opet utječe na kvalitetu konačnog proizvedenog proizvoda. Ležajevi mogu biti dizajnirani da olakšaju kretanje vretena u poprečnoj i radijalnoj osi i moraju biti u stanju izdržati pritisak opterećenja, temperaturu i veliku brzinu vrtnje vretena alatnog stroja.

SKF-Ležajevi vretena

Vrste ležajeva vretena alatnih strojeva

Postoji pet glavnih tipova ležajeva koji se koriste u vretenima alatnih strojeva. Svaka vrsta ima svoje prednosti i nedostatke. Važno je razumjeti kako rade i razlike među njima kako biste mogli odabrati najprikladniju.

Kontaktni kut između kuglica od kutni ležajevi a unutarnja i vanjska klizna staza omogućuje im da istovremeno podnose aksijalna opterećenja u jednom smjeru i određenu količinu radijalnih opterećenja. Stoga se naširoko koriste u preciznim aplikacijama velike brzine gdje su točnost i krutost kritični, kao što su vretena alatnih strojeva. Aubearing nudi vretenaste ležajeve s kutnim kontaktom u veličinama od 6 do 360 mm, s više opcija u materijalima, konfiguracijama i za ispunjavanje potreba specifičnih primjena. Prednosti kutnih ležajeva:

Kutni kontaktni ležajevi

Vrlo pogodan za rad velikom brzinom i niskim trenjem;
 Kompaktna struktura, idealna za strojeve s ograničenim prostornim zahtjevima.
 Nije potrebno podešavanje za postizanje ispravnog unutarnjeg zazora ili predopterećenja.
Donje rame omogućuje smještaj velikog broja kuglica u ležaj, što rezultira relativno visokom nosivošću
Izvrsna krutost za smanjenje otklona tijekom obrade, čime se poboljšava točnost;

Cilindrični valjkasti ležajevi poboljšati kretanje korištenjem cilindara umjesto lopti. Cilindrični valjkasti ležajevi prvenstveno su dizajnirani za nošenje radijalnih opterećenja. Cilindrični valjkasti ležajevi sastoje se od unutarnjeg i vanjskog prstena, a cilindrični valjci su pričvršćeni kavezom. Ovi ležajevi pružaju veću kontaktnu površinu za učinkovitu raspodjelu opterećenja. Cilindrični valjkasti ležajevi prikladni su za srednje do velike brzine. Cilindrični valjkasti ležajevi dostupni su u mnogim izvedbama, različitim serijama i različitim veličinama. Značajke i prednosti korištenja cilindričnih valjkastih ležajeva za vretena alatnih strojeva:

Cilindrični valjkasti ležajevi
  • Visoka nosivost radijalnog opterećenja: Cilindrični valjkasti ležajevi izvrsni su u primjenama koje zahtijevaju znatnu nosivost radijalnog opterećenja, što ih čini prikladnima za teške operacije strojne obrade.

  • Nisko trenje: Ovi ležajevi pokazuju nisko trenje tijekom rada, čime se povećava učinkovitost i smanjuje stvaranje topline

  • Prikladno za primjenu pri velikim brzinama: s pravilnim dizajnom i podmazivanjem, cilindrični valjkasti ležajevi mogu postići mogućnosti velike brzine

  • Duži vijek trajanja od kugličnih ležajeva iste veličine

Konusni valjkasti ležajevi dizajnirani su za nošenje složenih tereta koji djeluju istovremeno. Kompozitna opterećenja uključuju radijalne i aksijalne sile. Projicirane linije trkaćih staza sijeku se u zajedničkoj točki na osi ležaja, čime se postiže pravo kotrljanje. Konusni valjkasti ležajevi dizajnirani su na način da tijekom rada pružaju niski moment trenja. Nosivost aksijalnog opterećenja konusnih valjkastih ležajeva povećava se s povećanjem kontaktnog kuta. Kontaktni kut konusno valjkastih ležajeva obično se kreće od 10° do 30°. Jednoredni konusni valjkasti ležajevi obično odgovaraju drugom konusnom valjkastom ležaju. Primjenom predopterećenja mogu se postići primjene krutog ležaja. Prednosti konusno valjkastih ležajeva:

Konusni valjkasti ležajevi
  • Konusni valjkasti ležajevi mogu nositi i radijalna i aksijalna opterećenja, što ih čini prikladnima za različite primjene u alatnim strojevima.

  • Ovi ležajevi nude izvrsnu krutost i stabilnost, osiguravajući preciznu izvedbu strojne obrade.

  • Konusni valjkasti ležajevi poznati su po svojim izvrsnim performansama u zahtjevnim primjenama

Hibridni keramički kuglični ležajevi sastoje se od čeličnih prstenova AISI 52100 i kuglica od silicij nitrida (keramike). Hibridni keramički ležajevi izvrstan su električni izolator, imaju iznimno velike brzine i traju duže od standardnih radijalnih kugličnih ležajeva ili ležajeva s dubokim utorima. Tvrđe keramičke kuglice imaju veću površinsku hrapavost bez uklanjanja materijala s trkaće staze. Lakše keramičke kuglice smanjuju rizik od lažnog Brinellova oštećenja. Budući da su keramičke kuglice 40% manje gustoće od čeličnih kuglica, proizvode manja centrifugalna opterećenja i manje unutarnje trenje u ležajevima. Ležajevi su puno hladniji tijekom rada zbog manje gustoće i trenja. Početna cijena hibridnih ležajeva može biti veća od standardnih čeličnih ležajeva, ali razlika se brzo nadoknađuje uštedama na održavanju. Zbog svojstava keramike, hibridni ležajevi mogu trajati do 10 puta duže od standardnih čeličnih ležajeva.

Hibridni keramički kuglični ležajevi
  • Hibridni ležajevi pružaju vrhunske performanse pri velikim brzinama, smanjuju stvaranje topline tijekom rada i ubrzavaju procese strojne obrade

  • Keramički materijali povećavaju otpornost ležaja na koroziju i habanje, produžujući vijek trajanja

  • ležajevi pružaju niže trenje, pomažući u poboljšanju učinkovitosti i ukupnih performansi stroja

  • Njihova jedinstvena svojstva čine ih najprikladnijima za posebne primjene koje zahtijevaju performanse velike brzine i otpornost na koroziju.

Čimbenici koje treba uzeti u obzir pri odabiru ležajeva vretena

Tijekom procesa CNC obrade, na ležaj vretena će utjecati mnogi faktori. Svaki posao CNC obrade je jedinstven, ali fizika je konstantna. Jasno razumijevanje ovih čimbenika pomoći će vam u donošenju boljih odluka koje će vaše vještine obrade podići na nove visine.

Zahtjevi za CNC alatne strojeve

Prvi korak u procesu odabira ležaja vretena je razjašnjavanje radnih zahtjeva CNC alatnog stroja. To uključuje razumijevanje faktora kao što su vrsta opterećenja (radijalno, aksijalno ili kombinirano), radna brzina, temperatura i uvjeti okoline. Priroda primjene utjecat će na izbor različitih tipova ležajeva, uključujući kuglične ležajeve s dubokim utorima, cilindrične valjkaste ležajeve, ležajeve s kutnim kontaktom itd.

Zahtjevi za nosivost i brzinu

Pun kapacitet je primarno razmatranje pri odabiru ležaja jer izravno određuje sposobnost ležaja da izdrži primijenjena opterećenja bez preranog kvara. Inženjeri trebaju procijeniti mogućnosti statičkog i dinamičkog opterećenja ležaja kako bi odredili maksimalno opterećenje s kojim se ležaj može susresti tijekom rada.

Dinamičko opterećenje (C) je ključna specifikacija koju osiguravaju proizvođači ležajeva i predstavlja opterećenje pri kojem 90% kompleta identičnih ležajeva može raditi bez kvara uslijed zamora nakon jednog milijuna okretaja. Izračunom ekvivalentnog dinamičkog opterećenja ležaja (P), koji uzima u obzir različite komponente opterećenja kao što su radijalna i aksijalna opterećenja, inženjeri mogu procijeniti kako će ležaj raditi u stvarnim uvjetima.

Brzina rada jednako je važna, budući da previsoki broj okretaja može uzrokovati ozbiljne probleme poput pregrijavanja i povećanog trošenja. Ograničenje brzine ležaja (n_limit) definira maksimalnu brzinu koju ležaj može izdržati bez negativnih učinaka. Inženjeri moraju osigurati da dinamičko opterećenje i ograničenje brzine ležaja zadovoljavaju specifične zahtjeve primjene kako bi se izbjegao preuranjeni kvar i osigurala optimalna izvedba.

Čvrstoća i preciznost

Krutost je kritična za vretena alatnih strojeva velike brzine jer su precizno pozicioniranje i minimalni otklon ključni za proizvodnju preciznih dijelova. Vrlo kruti ležajevi osiguravaju da osovine i komponente ostanu u predviđenom položaju, osiguravajući točnost i ponovljivost.

Dvije osnovne mjere krutosti su aksijalna krutost (K_a) i radijalna krutost (K_r). Aksijalna krutost odražava otpornost ležaja na aksijalnu deformaciju kada je izložen aksijalnom opterećenju, dok radijalna krutost pokazuje otpornost ležaja na radijalnu deformaciju kada je izložen radijalnom opterećenju. Ležajevi s višim vrijednostima krutosti prikladni su za primjene koje zahtijevaju precizno pozicioniranje, kao što su CNC strojevi, roboti i oprema za medicinsku inspekciju.

U preciznom inženjeringu, malo odstupanje i aksijalno odstupanje su ključni za smanjenje ekscentričnosti tijekom rotacije. Ležajevi s uskim dimenzijskim tolerancijama, poput onih koji zadovoljavaju ABEC 7 ili više standarde, osiguravaju niske vrijednosti odstupanja i aksijalnog odstupanja, pomažući u poboljšanju točnosti i glatkijeg rada vretena alatnih strojeva visokih performansi.

Životni vijek ležaja vretena

Životni vijek ležaja vretena ključan je za predviđanje intervala održavanja i ukupne pouzdanosti sustava. Ocijenjeni životni vijek ležaja definiran je kao broj okretaja ili sati rada prije nego što dođe do kvara u 90% grupe identičnih ležajeva i može se izračunati pomoću industrijskih standardnih formula uključujući ISO 281 i ASTM F2812. Ovi izračuni uzimaju u obzir čimbenike kao što su opterećenje, brzina, materijal, podmazivanje i radni uvjeti za procjenu životnog vijeka ležaja.

Okolišni uvjeti

Čimbenici okoline imaju značajan utjecaj na odabir ležaja vretena, jer teški uvjeti mogu dovesti do preranog trošenja i kvara. Čimbenici kao što su vlaga, prašina, čestice, korozivne kemikalije itd. mogu utjecati na performanse ležaja i životni vijek. Za rješavanje ovih izazova, inženjeri mogu odabrati ležajeve s dodatnim zaštitnim značajkama: Zabrtvljeni ili oklopljeni ležajevi pružaju učinkovitu obranu od onečišćenja, sprječavajući vanjskim česticama da prodru u ležaj i smanjuju mogućnost održavanja. Na primjer, u korozivnim okruženjima najbolje je koristiti ležajeve od nehrđajućeg čelika, keramike ili drugih materijala otpornih na koroziju kako bi se ublažili učinci kemikalija.

Mogućnosti podmazivanja

Odgovarajuće podmazivanje ležajeva je temelj za produženi vijek trajanja ležaja i optimalne performanse. Funkcija maziva je smanjiti trenje, odvesti toplinu i spriječiti trošenje i koroziju. Izbor vrste maziva (ulje ili mast) i svojstava (viskoznost, aditivi itd.) ovisi o čimbenicima kao što su brzina, temperatura, opterećenje i mehanizam brtvljenja. Industrijski standardi kao što je ISO 281:2007 daju smjernice za određivanje zahtjeva za podmazivanje na temelju radnih uvjeta.

Zaključak

Vretena alatnih strojeva mogu koristiti samo visokokvalitetne precizne ležajeve za proizvodnju preciznih dijelova. Odabir ležajeva vretena alatnog stroja je ključan i mora biti točan. Nedostatak podmazivanja, zazora, stupnja točnosti, kontaktnog kuta i drugih detalja može dovesti do prijevremenog kvara ležaja. Ako ste spremni poboljšati performanse ležaja vretena svog alatnog stroja, ne tražite dalje od Aubearinga. U Aubearingu smo predani pružanju kvalitetnih kugličnih ležajeva, ležajeva s kutnim kontaktom, cilindričnih valjkastih ležajeva, konusnih valjkastih ležajeva i hibridnih keramičkih ležajeva. Aubearing je dizajniran za pružanje vrhunske preciznosti i performansi, osiguravajući da vaš stroj radi u najboljem izdanju.