Arbori liniari: Standarde de precizie pentru arborii liniari MISUMI

Arborii liniari sunt un subset de ghidaje liniare și oferă stabilitate și precizie în sistemele de mișcare liniară. Pentru arborii liniari sunt instituite diferite cerințe de precizie pentru a asigura efectuarea mișcărilor la fricțiune joasă, în mod corect și fiabil. Aceste cerințe specifică rotunjirea, linearitatea și perpendicularitatea, precum și concentricitatea arborelui liniar. MISUMI oferă arbori liniari în versiunile standard și de precizie. În acest articol, veți afla despre diferitele caracteristici, când să folosiți și ce variantă să folosiți și despre ce este vorba în cerințele de precizie.

Parametrii cheie de precizie pentru arborii liniari

Parametrii tipici de precizie ai arborilor liniari sunt linearitatea, rotunjirea, perpendicularitatea și concentricitatea. Aceștia afectează precizia, stabilitatea și longevitatea arborilor liniari instalați și ale întregului sistem în care sunt instalați arborii liniari. Chiar și abaterile minore pot duce la uzură crescută, vibrații sau erori de poziționare. În acest context, toleranțele dimensionale și selectarea tipului de fixare sunt aspecte importante pentru fabricarea și utilizarea arborilor liniari. Toleranța de formă descrie abaterea permisă a formei geometrice a arborelui de la dimensiunea nominală ideală, în timp ce toleranța de poziție descrie abaterea permisă de la poziția ideală sau alinierea unui arbore.

Respectarea standardelor de precizie este, de asemenea, un criteriu cheie pentru selectarea piețelor de achiziții. O unitate de producție din Portugalia oferă companiei MISUMI capacitatea de a produce piese de precizie în cadrul UE. Pentru MISUMI, aceasta se transpune în livrarea la timp, rute de livrare comparativ scurte și materiale conforme cu standardele europene.

Următoarea secțiune prezintă în detaliu o parte dintre parametrii cheie:

Rotunjimea arborilor liniari

Rotunjimea descrie cât de precis corespunde secțiunea transversală a arborelui unui cerc perfect din punct de vedere matematic. Rotunjimea ridicată asigură o sarcină distribuită uniform și performanțe ridicate. Abaterile de doar câțiva milimetri pot duce la o preîncărcare, ceea ce determină uzura mai rapidă a arborelui liniar și a lagărului. Prin urmare, aplicațiile de mare precizie necesită toleranțe stricte de rotunjire.

În mod accidental, excentricitatea și rotunjimea nu sunt identice. Excentricitatea descrie modul în care se rotește arborele în jurul axei de rotație, așa cum este măsurat într-un punct fix al arborelui. Acest lucru este specificat de așa-numitele toleranțe de excentricitate care descriu abaterea de la axa ideală.

Tabelul următor prezintă caracterul rotunjimii M în funcție de D și toleranța ISO:

Abateri ale diametrului exterior

Un diametru exterior precis în limitele stricte ale câmpului de toleranță este deosebit de relevant dacă este necesară o precizie și o uniformitate ale ghidajului ridicate. De asemenea, acestea formează baza dacă este necesară o aliniere exactă fără joc sau dacă sunt necesare tipuri specifice de fixare, cum ar fi îmbinarea prin presare.

În timp ce abaterea permisă a versiunii de precizie este de 0,02 mm, versiunea standard specifică o toleranță de abatere de 0,1 mm.

Linearitatea arborelui liniar

Linearitatea descrie precizia alinierii unui arbore pe întreaga sa lungime. Aceasta nu trebuie să se abată de la o linie ideală. Cu cât este mai precisă direcția, cu atât mai precise și uniforme sunt mișcările componentelor ghidate. Pentru măsurarea linearității se pot utiliza o mașină și o sondă de măsurare a coordonatelor 3D.

Următorul tabel prezintă standardele de precizie MISUMI pentru linearitatea arborelui liniar în funcție de D și L:

Abateri de lungime

Tabelul următor prezintă toleranțele de abatere pentru dimensiunea L sau Y în funcție de lungimea piesei.

Următorul tabel oferă o prezentare generală a abaterilor de grosime admisibilă a peretelui arborelui tubular pentru arborii realizați din material echivalent EN 1.3505 și EN 1.4125.

Alegerea corectă: Diferențele dintre modelele standard și cele de precizie

MISUMI produce arbori liniari în versiunile standard și de precizie. Ambele variante diferă, de exemplu, prin rotunjire și linearitate, clasele de toleranță ale arborelui, finisajul suprafeței, materialul, duritatea materialului și aplicațiile acestora.

Pentru mai multe informații despre acest subiect, consultați blogurile noastre despre testele de duritate (relevante pentru selecția materialelor) și elementele fundamentale privind asprimea suprafeței (relevante pentru precizia și longevitatea arborilor liniari).

Mai jos sunt prezentate câteva dintre materialele utilizate pentru fabricarea arborilor:

Material: Material de precizie CF53 (DIN/EN)

Materialul CF53, sau materialul european numărul 1.1213, este un oțel călit fără aliaj. Compoziția sa chimică constă din carbon, siliciu, mangan, fosfor și sulf. CF53 este adecvat pentru călirea prin inducție și la flacără și, prin urmare, poate fi utilizat în aplicații cu sarcini mecanice ridicate. Este utilizat în mod obișnuit în industria auto, de ex., în componentele punților sau în coloanele de ghidare. Cu un conținut mediu de carbon de aproximativ 0,5%, CF53 poate fi prelucrat cu precizie prin strunjire, frezare și șlefuire. Stabilitatea înalt dimensională poate fi obținută datorită călirii prin inducție. Prin urmare, este ușor de adaptat pentru a produce arbori de precizie.

Material: Material de precizie C45 (JIS)

Materialul C45 (JIS) corespunde materialului european numărul 1.0503 cu denumirea scurtă DIN/EN S45C. Este un oțel călit sau structural fără aliaj, cu o structură granulară foarte uniformă și un conținut ridicat de carbon. Are rezistență ridicată, ductilitate și rezistență la uzură, fiind un oțel popular pentru aplicații de inginerie mecanică. C45 poate fi călit numai în limite. Nu este posibilă călirea completă, dar se poate obține o duritate ridicată a marginilor.

Material: Material de precizie SUJ2 (JIS)

Materialul SUJ2 (JIS) corespunde materialului european numărul 1.3505 cu denumirea scurtă DIN/EN 100 Cr6 și este un oțel pentru lagăre rulante. Este utilizat pentru fabricarea lagărelor rulante, dar este utilizat și în aplicații de inginerie mecanică pentru componentele supuse uzurii.

Material: Material de precizie SUS304 (JIS)

Materialul SUS304 (JIS) corespunde materialului european numărul 1.4301 cu denumirea scurtă DIN/EN X5CrNi18-10. Este un oțel inoxidabil austenitic cu conținut de crom 18% și nichel 8%. SUS304 este una dintre cele mai utilizate clase de oțel inoxidabil. Proprietățile sale mecanice și rezistența bună la căldură îl fac alegerea preferată pentru aplicații care necesită duritate și rezistență la coroziune. Deși SUS 304 este cunoscut pentru rezistența sa excelentă la coroziune, se poate coroda, de exemplu, în medii calde cu clorură.

Material: Material de precizie SUS440C (JIS)

Materialul SUS440C (JIS) este conform cu materialul european numărul 1.4125 cu denumirea scurtă DIN/EN X105CrMo17. Este un oțel inoxidabil martensitic cu conținut ridicat de carbon. SUS440C atinge o rezistență, duritate și o rezistență excelentă la uzură după tratamentul termic. Pe lângă proprietățile sale mecanice, acesta este caracterizat de o bună rezistență la coroziune în medii industriale ușor umede, acide sau alcaline.

Diverse toleranțe ISO

Există diferite clase de toleranță ISO pentru precizia arborelui liniar care definesc precizia dimensională și toleranțele de fabricație. Acestea definesc abaterile permise de la dimensiunea nominală pentru diametrul arborelui și influențează precizia fixării cu lagărele (de ex., bucșe pentru lagăre simple) și ghidajele. Toleranța arborelui indică cât de precis corespunde diametrul arborelui cu dimensiunea nominală sau ideală. Modelele de precizie au adesea toleranțe mai stricte, în timp ce modelele standard sunt utilizate în aplicații care permit toleranțe mai mari.

Ce înseamnă clasele de toleranță ISO pentru arbori în detaliu?

Există o distincție între toleranțele fine și grosiere. Toleranța fină înseamnă că arborele este fabricat la toleranțe dimensionale foarte strânse și că există puțin spațiu pentru abatere. Arborii cu toleranță fină au o precizie ridicată, de ex., clasa de toleranță h5. Toleranțele grosiere permit abateri mai mari de la dimensiunea nominală. Arborii de acest tip, de exemplu, cu toleranță f8, au o precizie mai mică, dar sunt de obicei mai eficienți din punct de vedere al costurilor. O clasă de toleranță utilizată frecvent este câmpul de toleranță h7, care definește o abatere dimensională îngustă pentru fixări.

Toleranțele arborelui interacționează întotdeauna și cu toleranțele lagărului sau ale ghidajului, de exemplu, toleranța diametrului bucșelor pentru lagărul simplu. Combinația diferitelor câmpuri de toleranță are ca rezultat diferite tipuri de fixare (de ex., fixare în spațiu liber, fixare prin presare sau fixare prin tranziție). De exemplu, combinația F8/h7 descrie o fixare strânsă pentru utilajele de precizie cu cerințe precise de poziționare. În timp ce litera majusculă definește câmpul de toleranță al alezajului, litera minusculă definește câmpul de toleranță al arborelui.

Pentru mai multe informații despre toleranțele de formă și de poziție, consultați articolul nostru despre toleranțele de formă și de poziție conform ISO 1101 și standardului japonez JIS B 0001.

Versiuni diferite în funcție de tipul de lagăr

Lagărele simple și lagărele rulante au cerințe diferite pentru precizia arborelui. Lagărele simple au două suprafețe care se mișcă în direcție opusă una față de cealaltă, ceea ce duce la o mișcare glisantă. Lagărele simple au o suprafață de contact mare și pot găzdui și arbori fabricați din material necălit datorită compresiei inferioare asociate a suprafeței. Cu toate acestea, poziționarea lagărului simplu pe arbore este adesea mai puțin precisă în comparație cu lagărele rulante. Lagărele simple sunt ușor de fabricat și rentabile. De obicei, acestea sunt adecvate pentru aplicații pentru care precizia alinierii arborelui are o importanță secundară și pentru sarcini de vibrații sau de șoc.

Lagărele rulante trebuie utilizate ori de câte ori sunt specificate cerințe de înaltă precizie. Lagărul rulant reduce rezistența la frecare cu corpurile rulante dintre inelele interioare și exterioare. Lagărele rulante sunt deosebit de netede din cauza frecării la rulare rezultate. Oțelul de precizie poate fi utilizat pentru a genera cerințe deosebit de precise. Drept urmare, bilele pentru elementele rulante au o duritate ridicată cu contact cu punct fix și obțin valori nominale ridicate ale sarcinii dinamice. Pentru a evita marcajele martor și alte deteriorări ale suprafeței arborelui, materialul arborelui liniar ar trebui să aibă întotdeauna o duritate mai mare decât materialul elementelor rulante.