Fuso de esferasCatlogo Geral
A15-1
503BR
A15-2
Fuso de esferasCatlogo Geral
A Descries de produtosTipos de fusos de esferas ..................... A15-6
Diagrama de seleo ........................... A15-8Fluxograma para seleo de um fuso de esferas .. A15-8Preciso do fuso de esferas .................. A15-11
Preciso do ngulo de avano ............... A15-11 Preciso da superfcie de montagem ...... A15-14 Folga axial .......................................... A15-19 Pr-carga ........................................... A15-20
Seleo de um eixo parafuso ................ A15-24 Comprimento mximo do eixo parafuso .. A15-24 Combinaes padro de dimetro de eixo e avano do fuso de esferas de preciso.. A15-26 Combinaes padro de dimetro de eixo e avano do fuso de esferas laminado . A15-27
Mtodo de montagem do eixo do fuso de esferas .. A15-28Carga axial permitida............................. A15-30Velocidade de rotao permitida ........... A15-32Seleo de uma castanha ..................... A15-35
Tipos de castanhas .............................. A15-35Seleo de um modelo .......................... A15-38
Clculo da carga axial .......................... A15-38 Fator de segurana esttica .................. A15-39 Estudo da vida til................................ A15-40
Estudo da rigidez ................................... A15-43 A rigidez axial do sistema de parafuso de alimentao .. A15-43
Estudo da preciso do posicionamento .. A15-47 Causas de erro na preciso do posicionamento .. A15-47 Estudo da preciso do ngulo de avano .. A15-47 Estudo da folga axial ............................ A15-47 Estudo da folga axial do sistema de parafusos de alimentao ... A15-49 Estudo do deslocamento trmico atravs da gerao de calor .. A15-51 Estudo da mudana de orientao durante o percurso .. A15-52
Estudo do torque de rotao ................. A15-53 Torque de atrito devido a uma carga externa .. A15-53 Torque devido a uma pr-carga sobre o fuso de esferas .. A15-54 Torque necessrio para a acelerao ..... A15-55 Verifi cao da resistncia terminal dos eixos do fuso de esferas .. A15-56
Estudo do motor propulsor .................... A15-58 Ao usar um servomotor......................... A15-58 Ao usar um motor de passo (motor de pulso) .. A15-60
Preciso de cada modelo ................... A15-61Modelos SBN, SBK, SDA, HBN e SBKH .. A15-62
Estrutura e caractersticas ..................... A15-63 Efeito da gaiola de esferas .................... A15-63 Tipos e recursos .................................. A15-66 Exemplos de montagem dos modelos HBN e SBKH .. A15-68
Desenhos com as dimenses, tabela de dimensesModelo SBN .......................................... A15-70
Modelo SBK........................................... A15-74Modelo SDA........................................... A15-78Modelo HBN .......................................... A15-80Modelo SBKH ........................................ A15-82
Modelos EBA, EBB, EBC, EPA, EPB e EPC... A15-84 Estrutura e caractersticas ..................... A15-85 Tipos e recursos .................................. A15-86 Padres de preciso ............................ A15-87
Desenhos com as dimenses, tabela de dimensesModelo EBA (Tabela de dimenses do modelo EBA tipo de pr-carga de esferas maiores que o padro ou do tipo de no pr-carga) .. A15-88Modelo EBB (Tabela de dimenses do modelo EBB tipo de pr-carga de esferas maiores que o padro ou do tipo de no pr-carga) .. A15-90Modelo EBC (Tabela de dimenses do modelo EBC tipo de pr-carga de esferas maiores que o padro ou do tipo de no pr-carga) .. A15-92Modelo EPA (tipo de pr-carga de deslocamento) .. A15-94Modelo EPB (tipo de pr-carga de deslocamento) .. A15-96Modelo EPC (tipo de pr-carga de deslocamento) .. A15-98
Modelos padro em estoque BIF, MDK, MBF e BNF ... A15-100 Estrutura e caractersticas ..................... A15-101 Tipos e recursos .................................. A15-102 Tipos de castanha e folga axial .............. A15-104
Desenhos com as dimenses, tabela de dimensesPontas de eixo sem acabamento .......... A15-106
Modelo BNK padro de estoque ........ A15-128 Caractersticas .................................... A15-129 Tipos e recursos .................................. A15-129 Tabela de tipos de fuso de esferas com pontas de eixo retifi cadas e as
unidades de apoio correspondentes e suportes de castanha .. A15-130
Desenhos com as dimenses, tabela de dimensesBNK0401-3 Dimetro do eixo: 4; avano: 1 .. A15-132BNK0501-3 Dimetro do eixo: 5; avano: 1 .. A15-134BNK0601-3 Dimetro do eixo: 6; avano: 1 .. A15-136BNK0801-3 Dimetro do eixo: 8; avano: 1 .. A15-138BNK0802-3 Dimetro do eixo: 8; avano: 2 .. A15-140BNK0810-3 Dimetro do eixo: 8; avano: 10 .. A15-142BNK1002-3 Dimetro do eixo: 10; avano: 2 .. A15-144BNK1004-2,5 Dimetro do eixo: 10; avano: 4 .. A15-146BNK1010-1,5 Dimetro do eixo: 10; avano: 10 .. A15-148BNK1202-3 Dimetro do eixo: 12; avano: 2 .. A15-150BNK1205-2,5 Dimetro do eixo: 12; avano: 5 .. A15-152BNK1208-2,6 Dimetro do eixo: 12; avano: 8 .. A15-154BNK1402-3 Dimetro do eixo: 14; avano: 2 .. A15-156
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A15-3
BNK1404-3 Dimetro do eixo: 14; avano: 4 .. A15-158BNK1408-2,5 Dimetro do eixo: 14; avano: 8 .. A15-160BNK1510-5,6 Dimetro do eixo: 15; avano: 10 .. A15-162BNK1520-3 Dimetro do eixo: 15; avano: 20 .. A15-164BNK1616-3,6 Dimetro do eixo: 16; avano: 16 .. A15-166BNK2010-2,5 Dimetro do eixo: 20; avano: 10 .. A15-168BNK2020-3,6 Dimetro do eixo: 20; avano: 20 .. A15-170BNK2520-3,6 Dimetro do eixo: 25; avano: 20 .. A15-172
Modelos BIF, DIK, BNFN, DKN, BLW, BNF, DK, MDK, WHF, BLK/WGF e BNT.. A15-174 Estrutura e caractersticas ..................... A15-175 Tipos e recursos .................................. A15-179
Desenhos com as dimenses, tabela de dimensesTipo de pr-carga para o fuso de esferas de preciso .. A15-182Fuso de esferas de preciso do tipo sem pr-carga .. A15-216Fuso de esferas de preciso do tipo sem pr-carga (castanha quadrada) .. A15-246
Codifi cao do nmero do modelo ......... A15-248
Modelos DIR e BLR ............................. A15-250 Estrutura e caractersticas ..................... A15-251 Tipo ................................................... A15-253 Padres de preciso ............................ A15-254 Exemplo de montagem ......................... A15-256
Desenhos com as dimenses, tabela de dimensesModelo DIR Fuso de esferas de avano padro com castanha giratria .. A15-258Modelo BLR Fuso de esferas de avano amplo com castanha giratria .. A15-260
Velocidades de rotao permitidas para os fusos de esferas giratrios ... A15-262
Modelos BNS-A, BNS, NS-A e NS ...... A15-264 Estrutura e caractersticas ..................... A15-265 Tipo ................................................... A15-266 Padres de preciso ............................ A15-267 Padres de ao ................................. A15-268 Exemplo de montagem ......................... A15-271 Exemplo de uso de um apoio de molas ... A15-272 Precaues de uso .............................. A15-273
Desenhos com as dimenses, tabela de dimensesModelo BNS-A Tipo compacto: movimento retilneo-curvo .. A15-274Modelo BNS Tipo carga pesada: movimento retilneo-curvo ... A15-276Modelo NS-A Tipo compacto: movimento retilneo... A15-278Modelo NS Tipo carga pesada: movimento retilneo .. A15-280
Modelos JPF, BTK, MTF, WHF, BLK/WTF, CNF e BNT .. A15-282 Estrutura e caractersticas ..................... A15-283 Tipos e recursos .................................. A15-284
Desenhos com as dimenses, tabela de dimensesTipo de pr-carga de fuso de esferas laminado .. A15-288Tipo sem pr-carga de fuso de esferas laminado .. A15-290Tipo sem pr-carga de fuso de esferas laminado (castanha quadrada) .. A15-296
Codifi cao do nmero do modelo ......... A15-298
Modelo MTF .......................................... A15-300 Estrutura e caractersticas ..................... A15-301 Tipos e recursos .................................. A15-301
Desenhos com as dimenses, tabela de dimensesPontas do eixo parafuso sem acabamento do fuso de esferas laminado modelo MTF .. A15-302
Modelo BLR .......................................... A15-304 Estrutura e caractersticas ..................... A15-305 Tipo ................................................... A15-305 Padres de preciso ............................ A15-306 Exemplo de montagem ......................... A15-307
Desenhos com as dimenses, tabela de dimensesModelo BLR Fuso de esferas laminado com castanha giratria de avano amplo .. A15-308
Comprimento mximo do eixo do fuso de esferas .. A15-310
Perifricos para fuso de esferas ........ A15-313Modelos EK, BK, FK, EF, BF e FF ....... A15-314
Estrutura e caractersticas ..................... A15-314 Tipo ................................................... A15-316 Tipos de unidade de suporte e dimetros externos de eixo parafuso aplicveis ... A15-317 Modelos de mancais e valores caractersticos .. A15-318 Exemplo de instalao .......................... A15-319 Procedimento de montagem .................. A15-320 Tipos de formatos recomendados de pontas de eixo .. A15-322
Desenhos com as dimenses, tabela de dimensesModelo EK unidade de suporte no lado fi xo do tipo quadrado .. A15-324Modelo BK unidade de suporte no lado fi xo do tipo quadrado .. A15-326Modelo FK unidade de suporte no lado fi xo do tipo arredondado .. A15-328Modelo EF unidade de suporte no lado apoiado do tipo quadrado ... A15-332Modelo BF unidade de suporte no lado apoiado do tipo quadrado ... A15-334Modelo FF unidade de suporte no lado apoiado do tipo arredondado .. A15-336Formatos recomendados de pontas de eixo - Formato H (H1, H2 e H3) (Para unidade de suporte modelos FK e EK) ............... A15-338Formatos recomendados de pontas de eixo - Formato J (J1, J2 e J3) (Para unidade de suporte modelo BK) ..................... A15-340Formatos recomendados de pontas de eixo - Formato K (Para unidade de suporte modelos FF, EF e BF) .. A15-342
Modelo MC ........................................... A15-344 Estrutura e caractersticas ..................... A15-344
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A15-4
Tipo ................................................... A15-344
Desenhos com as dimenses, tabela de dimensesSuporte da castanha ............................. A15-345
Modelo RN ............................................ A15-346 Estrutura e caractersticas ..................... A15-346 Tipo ................................................... A15-346
Desenhos com as dimenses, tabela de dimensesPorca de travamento ............................. A15-347
Opcionais ............................................. A15-349Proteo contra contaminao .............. A15-350Lubrifi cao ........................................... A15-351Resistncia corroso (tratamento da superfcie etc.) .. A15-351Vedao de proteo contra contaminao para fusos de esferas .. A15-352Anel limpador W .................................... A15-353Tampa contra poeira para fusos de esferas .. A15-355Sistema de lubrifi cao QZ .................. A15-356Dimenses de cada modelo com opcionais .. A15-358
Dimenses da castanha do eixo de esferas com anel limpador e sistema de lubrifi cao QZ anexados ... A15-358
Especifi caes dos foles ...................... A15-366
Codifi cao ......................................... A15-367 Codifi cao do nmero do modelo ........ A15-367 Notas sobre a encomenda .................... A15-371
Precaues de uso .............................. A15-372
503BR
A15-5
Exemplos de seleo de fuso de esferas .. B15-69 Equipamentos de transferncia de alta velocidade (uso horizontal) ... B15-69 Sistema transportador vertical ............... B15-83
Opcionais ............................................. B15-95Proteo contra contaminao .............. B15-96Lubrifi cao .......................................... B15-97Resistncia corroso (tratamento da superfcie etc.) .. B15-97Vedao de proteo contra contaminao para fusos de esferas .. B15-98Anel limpador W .................................... B15-99Tampa contra poeira para fusos de esferas .. B15-101Sistema de lubrifi cao QZ .................. B15-102
Procedimento de montagem e manuteno .. B15-104Procedimento de montagem ................. B15-104
Instalao da unidade de suporte ........... B15-104 Instalao na mesa e na base ............... B15-104 Teste da preciso e prendendo completamente a unidade de suporte .. B15-105 Conexo com o motor .......................... B15-105
Mtodo de manuteno ......................... B15-106 Quantidade de lubrifi cante .................... B15-106
Codifi cao .......................................... B15-107 Codifi cao do nmero do modelo ......... B15-107 Notas sobre a encomenda .................... B15-111
Precaues de uso .............................. B15-112
Recursos e tipos.................................. B15-6Caractersticas do fuso de esferas ........ B15-6
Torque de acionamento de um tero do parafuso deslizante .. B15-6 Garantia de alta preciso ...................... B15-9 Capacidade de microalimentao........... B15-10 Alta rigidez sem folga ........................... B15-11 Capacidade de alimentao rpida ......... B15-12
Tipos de fusos de esferas ..................... B15-14
Diagrama de seleo ........................... B15-16Fluxograma para seleo de um fuso de esferas .. B15-16Preciso do fuso de esferas .................. B15-19
Preciso do ngulo de avano ............... B15-19 Preciso da superfcie de montagem ...... B15-22 Folga axial .......................................... B15-27 Pr-carga ........................................... B15-28
Exemplo de clculo do torque de pr-carga .. B15-31Seleo de um eixo parafuso ................ B15-32
Comprimento mximo do eixo parafuso .. B15-32 Combinaes padro de dimetro de eixo e avano do fuso de esferas de preciso . B15-34 Combinaes padro de dimetro de eixo e avano do fuso de esferas laminado . B15-35
Mtodo de montagem do eixo do fuso de esferas .. B15-36Carga axial permitida............................. B15-38Velocidade de rotao permitida ........... B15-40Seleo de uma castanha ..................... B15-43
Tipos de castanhas .............................. B15-43Seleo de um modelo .......................... B15-46
Clculo da carga axial .......................... B15-46 Fator de segurana esttica .................. B15-47 Estudo da vida til................................ B15-48
Estudo da rigidez ................................... B15-51 A rigidez axial do sistema de parafuso de alimentao .. B15-51
Estudo da preciso do posicionamento .. B15-55 Causas de erro na preciso do posicionamento .. B15-55 Estudo da preciso do ngulo de avano .. B15-55 Estudo da folga axial ............................ B15-55 Estudo da folga axial do sistema de parafusos de alimentao ... B15-57
Exemplo em que se considera a rigidez de um sistema parafusos de alimentao ................ B15-57
Estudo do deslocamento trmico atravs da gerao de calor .. B15-59 Estudo da mudana de orientao durante o percurso .. B15-60
Estudo do torque de rotao ................. B15-61 Torque de atrito devido a uma carga externa .. B15-61 Torque devido a uma pr-carga sobre o fuso de esferas .. B15-62 Torque necessrio para a acelerao ..... B15-63 Verifi cao da resistncia terminal dos eixos do fuso de esferas .. B15-64
Estudo do motor propulsor .................... B15-66 Ao usar um servomotor......................... B15-66 Ao usar um motor de passo (motor de pulso) .. B15-68
B Livro de Apoio (Separata)
503BR
A15-6
Tipos de fusos de esferas
Modelo SBNPr-carga de deslocamentoAlta velocidade
Modelo SBKPr-carga de deslocamentoAvano amplo para alta velocidade
Pr-carga
Modelo HBNAlta capacidade de carga
Sem pr-carga
Fuso de esferas
Classe de preciso
Gaiola de esferas Esferas completas
Castanha quadradaModelo BNT
Castanha de espessura finaModelo DK
MiniaturaModelo MDK
Avano amploModelo BLK
SuperavanoModelo WGF
Sem pr-cargaModelo BNFCastanha padro
Modelo BIF
Modelo DIKCastanha de espessura fina
Modelo DKNCastanha de espessura fina
Modelo BLWAvano amplo
Pr-carga
Modelo BNFNCom pontas de eixo sem acabamento
Com pontas de eixo sem acabamento
Modelo DIRCastanha giratria
Pr-cargaModelo BLR
Avano amploCastanha giratria
Sem pr-carga
Modelo BIFCom pontas de eixo sem acabamento
Pr-cargaModelo MDKCom pontas de eixo sem acabamento
Modelo MBFCom pontas de eixo sem acabamento
Modelo BNFCom pontas de eixo sem acabamento
Sem pr-carga
Modelo BNKPontas de eixo retificadas
Pr-carga, sem pr-carga
Sem pr-carga
Modelo NSCastanha padro
Modelo BNSCastanha padro
Padro de estoque Fuso de esferas de preciso / Estriado
Giratria de preciso
Modelo SBKH
Modelo SDACompacto
Alta velocidade
Alta capacidade de cargaAlta velocidade
SuperavanoModelo WHF
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A15-7
Fuso de esferas
MiniaturaModelo MTF
Castanha quadradaModelo BNT
Avano amploModelo BLK
SuperavanoModelo CNF
Sem pr-cargaModelo BTKCastanha padro
Pr-cargaModelo JPFPr-carga de presso constanteCastanha de espessura fina
Modelo BLRAvano amplo
Castanha giratria
Sem pr-carga
Liso
Esferas completas
Giratria laminada
Perifricos para fuso de esferas
Suporte dacastanha
Unidadede apoio
Modelo EF
Modelo BF
Modelo MC
Castanha detravamento
Modelo RN
Modelo EK
Modelo BK
Modelo FK Modelo FF
Modelo MTF
Sem pr-carga
Pontas de eixo sem acabamento
Lateral de apoioLado fixo
Pontas de eixo sem acabamento
SuperavanoModelo WTF
SuperavanoModelo WHF
Recursos e tiposTipos de fusos de esferas
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A15-8
Incio da seleoSeleo das condies
Estimativa do comprimento do eixo
Estudo da carga axial permitida
Seleo de velocidade de rotao permitida
Seleo de carga
Seleo de um dimetro de eixo
Seleo do mtodo de montagem do eixo
Clculo da carga axial permitida
Seleo de um modelo (tipo de castanha)
Preciso do ngulo de avano
Seleo de preciso do fuso de esferas
Seleo de folga axial
Folga axial do fuso de esferas laminado
Folga axial do fuso de esferas de preciso
Fuso de esferas Diagrama de seleo
Fluxograma para seleo de um fuso de esferas [Procedimento de seleo de fuso de esferas] Ao selecionar um fuso de esferas, necessrio fazer uma seleo, considerando simultaneamente vrios parmetros. A seguir, um fl uxograma para selecionar um fuso de esferas.
A15-10
A15-19 A15-19
A15-11
A15-24
A15-26
A15-26
A15-28
A15-35
A15-30
A15-32
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503BR
A15-9
Fuso de esferas
Estudo do torque de rotao
Clculo do torque da pr-carga sobre o fuso de esferas
Clculo do torque de atrito de uma carga externa
Clculo do torque necessrio para acelerao
Concluso da seleo
Estudo da vida til
Estudo da rigidez
Estudo da preciso do posicionamento
Estudo do torque de rotao
Estudo do motor propulsor
Estudo da rigidez
Clculo da rigidez da castanha
Clculo da rigidez axial do eixo
Clculo da rigidez do mancal de apoio
Estudo da lubrificao e proteo contra contaminao
Projeto de segurana
Diagrama de seleoFluxograma para seleo de um fuso de esferas
A15-40
A15-47
A15-43
A15-45
A15-46
A15-53
A15-54
A15-55
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A15-350
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A15-10
[Condies do fuso de esferas] As condies a seguir so necessrias ao selecionar um fuso de esferas.
Posio de transferncia (horizontal, vertical etc.) Massa transferida m (kg) Mtodo de guia da mesa (deslizamento, rolamento) Coefi ciente de atrito da superfcie da guia () Resistncia da superfcie da guia f (N) Carga externa na direo axial F (N) Vida til desejada L h (h) Comprimento do curso S (mm) Velocidade da operao V max (m/s) Tempo de acelerao t 1 (s) Tempo de acelerao uniforme t 2 (s) Tempo de desacelerao t 3 (s)
Acelerao )2(m/s = Vmax
t1 Distncia da acelerao 1 =V max t 1 1000/2 (mm) Distncia da velocidade uniforme 2 =V max t 2 1000 (mm) Distncia da desacelerao 3 =V max t 3 1000/2 (mm) Nmero de recprocas por minuto n (min 1 ) Preciso no posicionamento (mm) Repetio e preciso no posicionamento (mm) Folga (mm) Quantidade mnima de alimentao s (mm/pulso)
Diagrama da velocidade
(mm)
(m/s)
(mm)(s)
1 2 3
t1
Vmax
Vmax
t2 t3
1 2 3
t1 t2S S
t3
Motor propulsor (servomotor CA, motor de passo etc.) A velocidade de rotao nominal do motor N MO (min -1 ) Momento de inrcia do motor J M (kgm 2 ) Resoluo do motor (pulso/rev) Relao da reduo A ()
503BR
A15-11
Fuso de esferas
Preciso do fuso de esferas Preciso do ngulo de avano
A preciso do fuso de esferas no ngulo de avano controlado de acordo com os padres JIS (JIS B 1192-1997). As classes de preciso C0 a C5 so defi nidas na linearidade e a propriedade direcional e C7 a C10 no erro da distncia de percurso em relao a 300 mm.
Comprimento efetivo da rosca
Distncia de percurso nominal
Distncia de percurso de referncia
Distncia de percurso real
Distncia de percurso representativa
Erro d
a dist
ncia
de pe
rcurso
repre
senta
tiva
Err
o da
dis
tnc
ia d
e pe
rcur
so
Valor fixado para a distncia de percurso de referncia
Flutuao/2
Flutuao
Fig.1 Termos de preciso do ngulo de avano
[Distncia de percurso real] Erro na distncia de percurso medida com um fuso de esferas existente.
[Distncia de percurso de referncia] Geralmente, a mesma distncia de percurso nominal, mas pode ser um valor intencional-mente corrigido da distncia de percurso nomi-nal, de acordo com o uso pretendido.
[Valor fi xado para a distncia de percurso de referncia] Voc pode fornecer alguma tenso para evitar que o eixo parafuso se desalinhe ou para defi nir com antecedncia a distncia de percurso de referncia nos valores "negativo" ou "positivo", dada a possvel expanso/contrao da carga externa ou temperatura. Nesses casos, indicam um valor fi xado para a distncia de percurso de referncia.
[Distncia de percurso representativa] uma linha reta que representa a tendncia da distncia de percurso real e obtida atravs do mtodo dos mnimos quadrados da curva que indica a distncia de percurso real.
[Erro na distncia de percurso representativa (em )] Diferena entre a distncia de percurso repre-sentativa e a distncia de percurso de referncia.
[Flutuao] A largura mxima da distncia de percurso real entre duas linhas retas traadas em paralelo distncia de percurso representativa.
[Flutuao/300] Indica uma fl utuao em relao a um determi-nado comprimento de rosca de 300 mm.
[Flutuao/2] A fl utuao de uma revoluo do eixo parafuso.
Diagrama de seleoPreciso do fuso de esferas
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A15-12
Tabela1 Preciso do ngulo de avano (valor permitido) Unidade: m
Fuso de esferas de preciso
Fuso de esferas laminado Classes de
preciso C0 C1 C2 C3 C5 C7 C8 C10
Comprimento efetivo da rosca Erro da distn-cia de percurso
representativa Flut
ua
o Erro da distn-cia de percurso representativa Fl
utua
o
Erro da distn-cia de percurso representativa Fl
utua
o
Erro da distn-cia de percurso representativa Fl
utua
o
Erro da distn-cia de percurso representativa Fl
utua
o
Erro da distncia de
percurso
Erro da distncia de
percurso
Erro da distncia de
percurso Acima de Ou
menos de 100 3 3 3,5 5 5 7 8 8 18 18
50/300 mm
100/300 mm
210/300 mm
100 200 3,5 3 4,5 5 7 7 10 8 20 18
200 315 4 3,5 6 5 8 7 12 8 23 18
315 400 5 3,5 7 5 9 7 13 10 25 20
400 500 6 4 8 5 10 7 15 10 27 20
500 630 6 4 9 6 11 8 16 12 30 23
630 800 7 5 10 7 13 9 18 13 35 25
800 1000 8 6 11 8 15 10 21 15 40 27
1000 1250 9 6 13 9 18 11 24 16 46 30
1250 1600 11 7 15 10 21 13 29 18 54 35
1600 2000 18 11 25 15 35 21 65 40
2000 2500 22 13 30 18 41 24 77 46
2500 3150 26 15 36 21 50 29 93 54
3150 4000 30 18 44 25 60 35 115 65
4000 5000 52 30 72 41 140 77
5000 6300 65 36 90 50 170 93
6300 8000 110 60 210 115
8000 10000 260 140
Nota) Unidade do comprimento efetivo da rosca: mm
Tabela2 Flutuao no comprimento da rosca de 300 mm e em uma revoluo (valor permitido) Unidade: m Graus de preciso C0 C1 C2 C3 C5 C7 C8 C10
Flutuao/300 3,5 5 7 8 18
Flutuao/2 3 4 5 6 8 Tabela3 Tipos e classes
Tipo Smbolo das sries Classe Comentrios
Para posicionamento Cp 1, 3, 5 Compatvel com a ISO
Para transporte Ct 1, 3, 5, 7, 10
Nota) As classes de preciso tambm se aplicam s sries Cp e Ct. Para obter detalhes, entre em contato com a THK.
503BR
A15-13
Fuso de esferas
Exemplo: quando o avano de um fuso de esferas fabricado medido com um valor fi xado para a distncia de percurso de referncia de9 m/500 mm, obtm-se os seguintes dados.
Tabela4 Dados de medio do erro de distncia de percurso Unidade: mm
Posio de curso (A) 0 50 100 150
Distncia de percurso (B) 0 49,998 100,001 149,996
Erro de distncia de percurso (AB) 0 0,002 +0,001 0,004
Posio de curso (A) 200 250 300 350
Distncia de percurso (B) 199,995 249,993 299,989 349,885
Erro de distncia de percurso (AB) 0,005 0,007 0,011 0,015
Posio de curso (A) 400 450 500
Distncia de percurso (B) 399,983 449,981 499,984
Erro de distncia de percurso (AB) 0,017 0,019 0,016
Os dados da medio so expressos em um grfi co, conforme mostrado na Fig.2 . O erro de posicionamento (A-B) indicado como a distncia de percurso real, enquanto a linha reta que representa a tendncia do grfi co (A-B) refere-se distncia de percurso representativa. A diferena entre a distncia de percurso de referncia e a distncia de percurso representativa aparece como o erro de distncia de percurso representativa.
Flutuao
Distncia de percurso real
Distncia de percurso representativa
Valor fixado para a distncia de percurso de referncia
Erro da distncia de percurso representativa
Ponto de medio da rosca (mm)
Erro
de
dist
ncia
de
perc
urso
(m
)
+10
0100 200 300 400 500
8,8 m
(A B)
7 m
9 m/500 mm
10
20
30
Fig.2 Dados de medio do erro de distncia de percurso
[Medies] Erro de distncia de percurso representativa: -7 m Flutuao: 8,8 m
Diagrama de seleoPreciso do fuso de esferas
503BR
A15-14
Preciso da superfcie de montagem
A preciso da superfcie de montagem do fuso de esferas est em conformidade com o padro JIS (JIS B 1192-1997).
Tabela 9
Tabela 8
Tabela 7Tabela 6
Tabela 6Tabela 5 Nota
Tabela 5
Castanha quadrada
C
C
CE
C
G
GF
EF
EFEF EF
EF
Nota) Para a excentricidade radial total do centro do eixo parafuso, consulte o JIS B 1192-1997.
Fig.3 Preciso da superfcie de montagem do fuso de esferas
503BR
A15-15
Fuso de esferas
[Padres de preciso para a superfcie de montagem] Tabela5 a Tabela9 mostram padres de preciso para as superfcies de montagem do fuso de esfe-ras de preciso.
Tabela5 Excentricidade radial da circunferncia da raiz da rosca em relao ao eixo da parte de apoio do eixo parafuso
Unidade: m Dimetro externo do eixo parafuso (mm) Excentricidade (mximo)
Acima de Ou menos de C0 C1 C2 C3 C5 C7
8 3 5 7 8 10 14
8 12 4 5 7 8 11 14
12 20 4 6 8 9 12 14
20 32 5 7 9 10 13 20
32 50 6 8 10 12 15 20
50 80 7 9 11 13 17 20
80 100 10 12 15 20 30
Nota) As medies desses itens incluem o efeito da excentricidade do dimetro do eixo parafuso. Portanto, necessrio ob-ter o valor de correo da excentricidade total do centro do eixo parafuso, usando a relao entre a distncia do apoio e o ponto de medio e o comprimento total do eixo parafuso e adicionar o valor obtido tabela acima.
Exemplo: modelo n DIK2005-6RRGO+500LC5
Bloco VMesa de superfciePonto de medio
L = 500
L1 = 80
E1 E-F E2 E-F
E1 = e + e e : valor padro em Tabela5 (0,012) e : valor de correo
e = E2L1L
L : Comprimento total do eixo parafuso L 1 : Distncia entre o apoio e o ponto de medio E 2 : Excentricidade radial total do centro do eixo parafuso (0,06)
Nota) Para a excentricidade radial total do centro do eixo parafuso, consulte o JIS B 1192-1997.
80500
= 0,06
= 0,01
= 0,022E1 = 0,012 + 0,01
Diagrama de seleoPreciso do fuso de esferas
503BR
A15-16
Tabela6 Perpendicularidade da extremidade da parte de apoio do eixo parafuso at o eixo da parte de apoio
Unidade: m Dimetro externo do eixo parafuso (mm) Perpendicularidade (mximo)
Acima de Ou menos de C0 C1 C2 C3 C5 C7
8 2 3 3 4 5 7
8 12 2 3 3 4 5 7
12 20 2 3 3 4 5 7
20 32 2 3 3 4 5 7
32 50 2 3 3 4 5 8
50 80 3 4 4 5 7 10
80 100 4 5 6 8 11
Tabela7 Perpendicularidade da superfcie de montagem do fl ange do eixo parafuso at o centro do eixo parafuso
Unidade: m Dimetro da
castanha (mm) Perpendicularidade (mximo)
Acima de Ou menos de C0 C1 C2 C3 C5 C7
20 5 6 7 8 10 14
20 32 5 6 7 8 10 14
32 50 6 7 8 8 11 18
50 80 7 8 9 10 13 18
80 125 7 9 10 12 15 20
125 160 8 10 11 13 17 20
160 200 11 12 14 18 25
Tabela8 Excentricidade radial da circunferncia da castanha em relao ao centro do eixo parafuso
Unidade: m Dimetro da
castanha (mm) Excentricidade (mximo)
Acima de Ou menos de C0 C1 C2 C3 C5 C7
20 5 6 7 9 12 20
20 32 6 7 8 10 12 20
32 50 7 8 10 12 15 30
50 80 8 10 12 15 19 30
80 125 9 12 16 20 27 40
125 160 10 13 17 22 30 40
160 200 16 20 25 34 50
Tabela9 Paralelismo da circunferncia da castanha (superf-cie de montagem plana) at o centro do eixo parafuso
Unidade: m Comprimento de refern-cia de montagem (mm) Paralelismo (mximo)
Acima de Ou menos de C0 C1 C2 C3 C5 C7
50 5 6 7 8 10 17
50 100 7 8 9 10 13 17
100 200 10 11 13 17 30
[Mtodo de medio de preciso da superfcie de montagem] Excentricidade radial da circunferncia da extremidade do eixo de montagem do motor em relao aos munhes de mancal do eixo parafuso (consulte a Tabela5 na A15-15 )
Apoie o munho externo do eixo parafuso em blocos V. Coloque uma sonda na circunferncia da extremidade do eixo de montagem do motor e registre a maior diferena no calibre com mostrador como a medio durante a rotao do eixo parafuso em uma revoluo completa.
Calibre com mostrador
Bloco V Bloco V
Mesa de superfcie
503BR
A15-17
Fuso de esferas
Excentricidade radial da circunferncia das roscas das pistas em relao aos mu-nhes de mancal do eixo parafuso (consulte a Tabela5 na A15-15 )
Apoie o munho externo do eixo parafuso em blocos V. Coloque uma sonda na circunferncia da extremidade do eixo de montagem do motor e registre a maior diferena no calibre com mostrador como a medio durante a rotao do eixo parafuso em uma revoluo sem girar a castanha.
Calibre com mostrador
Bloco V Bloco V
Mesa de superfcie
Perpendicularidade do munho externo do eixo parafuso at os moentes de mancal (consulte a Tabela6 na A15-16 )
Apoie as partes do munh de mancal do eixo parafuso em blocos V. Coloque uma sonda na extre-midade da parte de apoio do eixo parafuso e registre a maior diferena no calibre com mostrador como a medio durante a rotao do eixo parafuso em uma revoluo completa.
Calibre com mostrador
Bloco V Bloco V
Mesa de superfcie
Perpendicularidade da superfcie de montagem do flange do eixo parafuso at os munhes de mancal (consulte a Tabela7 na A15-16 )
Apoie rosca do eixo parafuso nos blocos V prximos castanha. Coloque uma sonda na extremi-dade do fl ange e registre a maior diferena no calibre com mostrador como a medio durante a rotao simultnea do eixo parafuso e da castanha em uma revoluo completa.
Calibre com mostrador
Bloco V Bloco V
Mesa de superfcie
Diagrama de seleoPreciso do fuso de esferas
503BR
A15-18
Excentricidade radial da circunferncia da castanha em relao ao centro do eixo pa-rafuso (consulte a Tabela8 na A15-16 )
Apoie a rosca do eixo parafuso nos blocos V prximos castanha. Coloque uma sonda na circunfe-rncia da castanha e registre a maior diferena no calibre com mostrador como a medio durante a rotao da castanha em uma revoluo sem girar o eixo parafuso.
Calibre com mostrador
Bloco V Bloco V
Mesa de superfcie
Paralelismo da circunferncia da castanha (superfcie de montagem plana) at o cen-tro do eixo parafuso (consulte a Tabela9 na A15-16 )
Apoie a rosca do eixo parafuso nos blocos V prximos castanha. Coloque uma sonda na circun-ferncia da castanha (superfcie de montagem plana) e registre a maior diferena no calibre com mostrador como a medio durante o movimento paralelo do calibre com mostrador em relao ao eixo parafuso.
Calibre com mostrador
Bloco V Bloco V
Mesa de superfcie
Excentricidade radial total do centro do eixo parafuso Apoie a parte de suporte do eixo parafuso em blocos V. Coloque uma sonda na circunferncia do eixo parafuso e registre a maior diferena no calibre com mostrador em vrios pontos nas direes axiais como a medio durante a rotao do eixo parafuso em uma revoluo completa.
Calibre com mostrador
Bloco V Bloco V
Mesa de superfcie Nota) Para a excentricidade radial total do centro do eixo parafuso, consulte o JIS B 1192-1997.
503BR
A15-19
Fuso de esferas
Folga axial
[Folga axial do fuso de esferas de preciso] A Tabela10 mostra a folga axial do fuso de esferas de preciso. Se o comprimento de fbrica exce-der o valor da Tabela11 , a folga resultante pode ser parcialmente negativa (pr-carga aplicada). Os limites dos comprimentos de fbrica dos fusos de esferas compatveis com o padro DIN so fornecidos na Tabela12 . Para a folga axial da gaiola do fuso de esferas de preciso, consulte a A15-70 a A15-83 .
Tabela10 Folga axial do fuso de esferas de preciso Unidade: mm
Smbolo de folga G0 GT G1 G2 G3 Folga axial 0 ou menos 0 a 0,005 0 a 0,01 0 a 0,02 0 a 0,05
Tabela11 Comprimento mximo do fuso de esferas de preciso na folga axial Unidade: mm
Dimetro externo do eixo parafuso
Folga GT Folga G1 Folga G2 C0 C1 C2C3 C5 C0 C1 C2C3 C5 C0 C1 C2 C3 C5 C7
46 80 80 80 100 80 80 80 100 80 80 80 80 100 120 8 230 250 250 200 230 250 250 250 230 250 250 250 300 300 10 250 250 250 200 250 250 250 250 250 250 250 250 300 300
1213 440 500 500 400 440 500 500 500 440 500 630 680 600 500 14 500 500 500 400 500 500 500 500 530 620 700 700 600 500 15 500 500 500 400 500 500 500 500 570 670 700 700 600 500 16 500 500 500 400 500 500 500 500 620 700 700 700 600 500 18 720 800 800 700 720 800 800 700 720 840 1000 1000 1000 1000 20 800 800 800 700 800 800 800 700 820 950 1000 1000 1000 1000 25 800 800 800 700 800 800 800 700 1000 1000 1000 1000 1000 1000 28 900 900 900 800 1100 1100 1100 900 1300 1400 1400 1400 1200 1200
3032 900 900 900 800 1100 1100 1100 900 1400 1400 1400 1400 1200 1200 364045 1000 1000 1000 800 1300 1300 1300 1000 2000 2000 2000 2000 1500 1500
50556370 1200 1200 1200 1000 1600 1600 1600 1300 2000 2500 2500 2500 2000 2000 80100 1800 1800 1800 1500 2000 4000 4000 4000 3000 3000
Na fabricao do fuso de esferas de preciso de classe de preciso C7 com folga GT ou G1, a folga resultante parcial-mente negativa.
Tabela12 Limites de comprimentos de fbrica dos fusos de esferas de preciso com folgas axiais (fusos de esferas compatveis com o padro DIN) Unidade: mm
Dimetro do eixo
Folga GT Folga G1 Folga G2 C3, Cp3 C5, Cp5, Ct5 C3, Cp3 C5, Cp5, Ct5 C3, Cp3 C5, Cp5, Ct5 C7, Cp7
16 500 400 500 500 700 600 500 20, 25 800 700 800 700 1000 1000 1000
32 900 800 1100 900 1400 1200 1200 40 1000 800 1300 1000 2000 1500 1500
50, 63 1200 1000 1600 1300 2500 2000 2000 Na fabricao do fuso de esferas de preciso de classe de preciso C7 (Ct7) com folga GT ou G1, a folga resultante par-
cialmente negativa. [Folga axial do fuso de esferas de laminado] A Tabela13 mostra a folga axial do fuso de es-feras laminado.
Tabela13 Folga axial do fuso de esferas de laminado Unidade: mm
Dimetro externo do eixo parafuso Folga axial (mximo) 6 a 12 0,05
14 a 28 0,1 30 a 32 0,14 36 a 45 0,17
50 0,2
Diagrama de seleoPreciso do fuso de esferas
503BR
A15-20
Pr-carga
Uma pr-carga fornecida para eliminar a folga axial e minimizar o deslocamento sob uma carga axial. Ao realizar um posicionamento de alta preciso, geralmente a pr-carga fornecida.
[Rigidez do fuso de esferas sob uma pr-carga] Quando uma pr-carga fornecida para o fuso de esferas, a rigidez da castanha aumenta. A Fig.4 mostra as curvas de deslocamento elstico do fuso de esferas sob pr-carga e sem pr--carga.
Sem pr-carga
Com pr-carga
Paralelo
Carga axial
Des
loca
men
to a
xial 2ao
0
ao
Ft=3 Fao
Fig.4 Curva de deslocamento elstico do fuso de esferas
503BR
A15-21
Fuso de esferas
A Fig.5 mostra um tipo de castanha nica do fuso de esferas.
Fase
Carga externa:
Lado B Lado A
Lado B Lado A
Fase
Carga externa: Fa
Fa0Fa0
Fa
FAFB
Fig.5
Lado BLado A
Deslocamento axial
Deslocamento do lado B Deslo
came
nto do
lado
A
Car
ga a
xial
Aa0
Ba0
a
Fa0
Fa
Ft
FB
FA Fa'
FaFa'
Fig.6
Os lados A e B so fornecidos com a pr-carga Fa 0 , mudando o espaamento do chanfro no centro da castanha para criar uma fase. Por causa da pr-carga, os lados A e B so elasticamente des-locados em a 0 cada um. Se uma carga axial (Fa) for aplicada a partir do exterior neste estado, o deslocamento dos lados A e B calculado da seguinte forma.
B = a0 -- aA = a0 + a
Em outras palavras, as cargas sobre os lados A e B so expressos da seguinte forma:
FB = Fa0 -- Fa'FA = Fa0 + (Fa -- Fa')
Portanto, sob qualquer pr-carga, a carga que o lado A recebe igual a FaFa'. Isso signifi ca que, como a carga Fa, que aplicada quando o lado A no recebe nenhuma pr-carga, deduzida de Fa, o deslocamento do lado A menor Esse efeito se estende at o ponto onde o deslocamento (a 0 ) causado pela pr-carga aplicada no lado B chega a zero. At que ponto o deslocamento elstico reduzido? A relao entre a carga axial sobre o fuso de esferas sem nenhuma pr-carga e o deslocamento elstico pode ser expressa por aFa 2/3 . Com base na Fig.6 , as equaes a seguir so estabelecidas.
constante2a0 = KFt2/3
( )FtFa023
a0 = KFa02/3 (K : )
= 2 Ft = 23/2 Fa0 = 2,8Fa0 3Fa0
Assim, o fuso de esferas com uma pr-carga deslocado por a 0 quando uma carga axial (F t ), aproximadamente trs vezes maior do que a pr-carga, fornecida de fora. Como resultado, o des-locamento do fuso de esferas sob uma pr-carga a metade do deslocamento (2a 0 ) do fuso de esferas sem uma pr-carga. Conforme dito acima, j que a pr-carga efi caz at aproximadamente trs vezes a pr-carga apli-cada, a pr-carga ideal um tero da carga axial mxima. Note, no entanto, que uma pr-carga excessiva afeta negativamente a vida til e a gerao de ca-lor. Como orientao, a pr-carga mxima deve ser fi xada em 10% da capacidade de carga dinmi-ca (Ca), no mximo.
Diagrama de seleoPreciso do fuso de esferas
503BR
A15-22
[Torque de pr-carga] O torque de pr-carga do fuso de esferas no avano controlado de acordo com o padro JIS (JIS B 1192-1997).
Torque de partida existente
Torque de partida existente
Flutuao de torque negativo existente
Flutuao de torque positivo existente
Torque existente
Torque existente(mnimo)
Torque existente
Torque existente
(mximo)
Distncia de percurso efetiva da castanha
Distncia de percurso efetiva da castanha
(para frente)
(para trs)
Mdia do torque existente
Mdia torque existente
Torque de referncia
Refernciatorque
Flutuao de torque
Flutuao de torque
Torq
ue d
e at
rito
0
()
(+)
()
(+)
Fig.7 Termos do torque de pr-carga
Torque de pr-carga dinmico Um torque necessrio para girar continuamente o eixo parafuso de um fuso de esferas sob uma determinada pr-carga, sem carga externa apli-cada.
Torque existente Um torque de pr-carga dinmico medido com um fuso de esferas existente.
Flutuao de torque Variao em um torque de pr-carga dinmico defi nida em um valor fi xado. Ela pode ser posi-tiva ou negativa em relao ao torque de refe-rncia.
Coefi ciente de fl utuao de torque Relao entre flutuao de torque e toque de referncia.
Torque de referncia Um torque de pr-carga dinmico definido como fi xado.
Clculo do torque de referncia O torque de referncia de um fuso de esferas fornecido com uma pr-carga obtido pela se-guinte equao (4).
4
Fa0Ph2Tp = 0,05 (tan)
0,5
T p : torque de referncia (N-mm) : ngulo de avano Fa 0 : pr-carga aplicada (N) Rh : avano (mm)
503BR
A15-23
Fuso de esferas
Exemplo: quando uma pr-carga de 3.000 N fornecida ao fuso de esferas modelo BIF4010-10G0 + 1500LC3 com um comprimento de rosca de 1.300 mm (dimetro do eixo: 40 mm; di-metro da esfera de centro a centro: 41,75 mm; avano: 10 mm), o torque de pr-carga do fuso de esferas calculado nas etapas abaixo.
Clculo do torque de referncia : ngulo de avano
avanodimetro da esfera de centro a centro
tan = = = 0,07621041,75
Fa 0 : pr-carga aplicada = 3000 N Ph : avano = 10 mm
3000 102
Fa0Ph2
Tp = 0,05 (tan)0,5 = 0,05 (0,0762)0,5 = 865N mm
Clculo da fl utuao de torque
comprimento da roscadimetro externo do eixo
130040
= = 32,5 40
Assim, com o torque de referncia da Tabela14 entre 600 e 1.000 N-mm, comprimento efetivo da rosca de 4.000 mm ou menos e classe de preciso C3, o coefi ciente de fl utuao de torque obti-do como 30%. Como resultado, a fl utuao de torque calculada da seguinte forma. 865(10,3) = 606 Nmm a 1125 Nmm Resultado Torque de referncia : 865 N-mn Flutuao de torque : 606 N-mm a 1125 N-mm
Tabela14 Faixa de tolerncia na fl utuao de torque
Torque de referncia Nmm
Comprimento efetivo da rosca
4000 mm ou menos Acima de 4.000 mm e menos de 10.000 mm
comprimento da roscadimetro externo do eixo
40
comprimento da roscadimetro externo do eixo40<
A15-24
Seleo de um eixo parafuso Comprimento mximo do eixo parafuso
A Tabela15 mostra os limites de comprimento de fbrica dos fusos de esferas de preciso por clas-ses de preciso, a Tabela16 mostra os limites de comprimento de fbrica dos fusos de esferas de preciso compatveis com o padro DIN por classes de preciso e a Tabela17 mostra os limites de comprimento de fbrica dos fusos de esferas laminados por classes de preciso. Se as dimenses do eixo excederem o limite de fbrica da Tabela15 , Tabela16 ou da Tabela17 , en-tre em contato com a THK.
Tabela15 Comprimento mximo do fuso de esferas de preciso por classe de preciso Unidade: mm
Dimetro externo do eixo parafuso
Comprimento total do eixo parafuso
C0 C1 C2 C3 C5 C7
4 90 110 120 120 120 120
6 150 170 210 210 210 210
8 230 270 340 340 340 340
10 350 400 500 500 500 500
12 440 500 630 680 680 680
13 440 500 630 680 680 680
14 530 620 770 870 890 890
15 570 670 830 950 980 1100
16 620 730 900 1050 1100 1400
18 720 840 1050 1220 1350 1600
20 820 950 1200 1400 1600 1800
25 1100 1400 1600 1800 2000 2400
28 1300 1600 1900 2100 2350 2700
30 1450 1700 2050 2300 2570 2950
32 1600 1800 2200 2500 2800 3200
36
2000
2100 2550 2950 3250 3650
40 2400 2900 3400 3700 4300
45 2750 3350 3950 4350 5050
50 3100 3800 4500 5000 5800
55 3450 4150 5300 6050 6500
63
4000
5200 5800 6700 7700
70
6300
6450 7650 9000
80 7900 9000 10000
100 10000 10000
503BR
A15-25
Fuso de esferas
Tabela16 Limites de comprimentos de fbrica dos fusos de esferas de preciso (fusos de esferas compatveis com o padro DIN) Unidade: mm
Dimetro do eixo Eixo retifi cado Eixo CES
C3 C5 C7 Cp3 Cp5 Ct5 Ct7
16 1050 1100 1400 1050 1100 1100 1400
20 1400 1600 1800 1400 1600 1600 1800
25 1800 2000 2400 1800 2000 2000 2400
32 2500 2800 3200 2500 2800 2800 3200
40 3400 3700 4300 3400 3700 3700 4300
50 4500 5000 5800
63 5800 6700 7700
Tabela17 Comprimento mximo do fuso de esferas laminado por classe de preciso Unidade: mm
Dimetro externodo eixo parafuso
Comprimento total do eixo parafuso
C7 C8 C10
6 a 8 320 320
10 a 12 500 1000
14 a 15 1500 1500 1500
16 a 18 1500 1800 1800
20 2000 2200 2200
25 2000 3000 3000
28 3000 3000 3000
30 3000 3000 4000
32 a 36 3000 4000 4000
40 3000 5000 5000
45 3000 5500 5500
50 3000 6000 6000
Diagrama de seleoSeleo de um eixo parafuso
503BR
A15-26
Combinaes padro de dimetro de eixo e avano do fuso de esferas de preciso
A Tabela18 mostra as combinaes padro de dimetros de eixo e avanos dos fusos de esferas de preciso e a Tabela19 mostra as combinaes padro de dimetros de eixo e avanos dos fusos de esferas de preciso compatveis com o padro DIN. Para combinaes padro de dimetro de eixo e avano da gaiola do fuso de esferas de preciso, consulte a A15-70 a A15-83 . Se a tabela no incluir um fuso de esferas necessrio, entre em contato com a THK.
Tabela18 Combinaes padro de eixo parafuso e avano (fuso de esferas de preciso) Unidade: mm
Dimetro externo do eixo parafuso
Avano
1 2 4 5 6 8 10 12 15 16 20 24 25 30 32 36 40 50 60 80 90 100 4 5 6 8
10 12 13 14 15 16 18 20 25 28 30 32 36 40 45 50 55 63 70 80 100 120
: produtos padronizados [estoque de produtos padro equipados com eixos parafuso padronizados (com pontas de eixo retifi cadas/sem retfi ca)] : estoque semipadro
Tabela19 Combinaes padro de dimetro exterior e avanos dos eixos parafuso (fusos de esferas compatveis com o padro DIN) Unidade: mm
Dimetro do eixo Avano
5 10 20 16 20 25 32 40 50 63
: eixo retifi cado, eixo CES : somente eixo retifi cado : somente o modelo EB (sem pr-carga)
503BR
A15-27
Fuso de esferas
Combinaes padro de dimetro de eixo e avano do fuso de esferas laminado
A Tabela20 mostra as combinaes padro de dimetro de eixo e avano do fuso de esferas lami-nado.
Tabela20 Combinaes padro de eixo parafuso e avano (fuso de esferas laminado) Unidade: mm
Dimetro externo do eixo parafuso
Avano
1 2 4 5 6 8 10 12 16 20 24 25 30 32 36 40 50 60 80 100
6
8
10
12
14
15
16
18
20
25
28
30
32
36
40
45
50
: estoque padro : estoque semipadro
Diagrama de seleoSeleo de um eixo parafuso
503BR
A15-28
Mtodo de montagem do eixo do fuso de esferas Fig.8 a Fig.11 mostram os mtodos representativos de montagem do eixo parafuso. A carga axial permitida e a velocidade de rotao permitida variam de acordo com os mtodos de montagem do eixo parafuso. Portanto, necessrio selecionar um mtodo de montagem adequa-do, de acordo com as condies.
Distncia entre duas superfcies de montagem (velocidade de rotao permitida)
Distncia entre duas superfcies de montagem (carga axial permitida)
Fixo Fixo Livre
Fig.8 Mtodo de montagem do eixo parafuso: Fixo - Livre
Distncia entre duas superfcies de montagem (carga axial permitida)
Distncia entre duas superfcies de montagem (velocidade de rotao permitida)
Fixo ApoiadosFixo
Fig.9 Mtodo de montagem do eixo parafuso: Fixo - Apoiado
503BR
A15-29
Fuso de esferas
Distncia entre duas superfcies de montagem (carga axial permitida)
Distncia entre duas superfcies de montagem (velocidade de rotao permitida)
FixoFixo Fixo
Fig.10 Mtodo de montagem do eixo parafuso: Fixo - Fixo
Distncia entre duas superfcies de montagem (carga axial permitida)
FixoFixo
Fixo
Fig.11 Mtodo de montagem do eixo parafuso para o fuso de esferas de castanha giratria: Fixo - Fixo
Diagrama de seleoMtodo de montagem do eixo do fuso de esferas
503BR
A15-30
Carga axial permitida [Carga de fl ambagem sobre o eixo parafuso] Com o fuso de esferas, necessrio selecionar um eixo parafuso para que ele no deforme quan-do a carga mxima de compresso for aplicada na direo axial. A Fig.12 na A15-31 mostra a relao entre o dimetro do eixo parafuso e uma carga de flam-bagem. Se determinar uma carga de fl ambagem por clculo, ela pode ser obtida a partir da equao (5) abaixo. Note que nesta equao, um fator de segurana de 0,5 multiplicado ao resultado.
5P1 = 0,5 = 2 1041
2E Ia2
d14
a2 P 1 : carga de fl ambagem (N) a : distncia entre duas superfcies de montagem (mm) E : Mdulo de Young (2,0610 5 N/mm 2 ) I : Momento geomtrico mnimo de inrcia do eixo (mm 4 )
d1: dimetro menor da rosca do eixo (mm)I = d14
64 1 , 2 = Fator de acordo com o mtodo de montagem Fixo - livre 1 = 0,25 2 = 1,3 Fixo - apoiado 1 = 2 2 = 10 Fixo - fi xo 1 = 4 2 = 20 [Carga de compresso de tenso permitida sobre o eixo parafuso] Se uma carga axial for aplicada ao fuso de esferas, necessrio levar em considerao no ape-nas a carga de fl ambagem, mas tambm a carga de compresso de tenso permitida em relao tenso de escoamento no eixo parafuso. A carga de compresso de tenso permitida obtida a partir da equao (6).
6P2 = d12 = 116d124
P 2 : carga de compresso de tenso permitida (N) : tenso de trao e compresso permitida (147 MPa) d 1 : dimetro menor da rosca do eixo parafuso (mm)
503BR
A15-31
Fuso de esferas
fixo - livre
fixo - apoiado
fixo - fixo
Mtodo de montagem Carga axial (kN)
Dis
tnc
ia e
ntre
dua
s su
perf
cies
de
mon
tage
m (m
m)
22210,80,60,4 10 864864 102
222108642 864864 102
42 24210864 86486 102
103
103
200
400
600
800
1000
2000
4000
6000
8000
10000
45
80
70
63
55
50
100
40
36
32 30
28 25
20
18 16
15 14
12
10
8
6
Fig.12 Diagrama de carga de compresso de tenso permitida
Diagrama de seleoCarga axial permitida
503BR
A15-32
Velocidade de rotao permitida [Velocidade perigosa do eixo parafuso] Quando a velocidade de rotao atinge uma magnitude elevada, o fuso de esferas pode vibrar e, com o tempo, tornar-se incapaz de operar devido frequncia natural do eixo parafuso. Portanto, necessrio selecionar um modelo para que ele seja utilizado abaixo do ponto de ressonncia (velo-cidade perigosa). A Fig.13 na A15-34 mostra a relao entre o dimetro do eixo parafuso e uma velocidade perigosa. Se determinar uma velocidade perigosa por clculo, ela pode ser obtida a partir da equao (7) abaixo. Note que nesta equao, um fator de segurana de 0,8 multiplicado ao resultado.
d1b2
E 103 I A
60 12
2 b27N1 = 0,8 = 2 107
N 1 : velocidade de rotao permitida determinada pela velocidade perigosa (min -1 ) b : distncia entre duas superfcies de montagem (mm) E : Mdulo de Young (2,0610 5 N/mm 2 ) I : Momento geomtrico mnimo de inrcia do eixo (mm 4 )
d1: dimetro menor da rosca do eixo (mm)I = d14
64 : densidade (gravidade especfi ca) (7,8510 -6 kg/mm 3 ) A : rea transversal do eixo parafuso (mm 2 )
A = d12
4 1 , 2 : fator de acordo com o mtodo de montagem Fixo - livre 1 = 1,875 2 = 3,4 Apoiado - apoiado 1 = 3,142 2 = 9,7 Fixo - apoiado 1 = 3,927 2 = 15,1 Fixo - fi xo 1 = 4,73 2 = 21,9
503BR
A15-33
Fuso de esferas
[Valor DN] A velocidade de rotao permitida do fuso de esferas deve ser obtida a partir da velocidade perigo-sa do eixo parafuso e o valor DN. A velocidade de rotao permitida determinada pelo valor DN obtida usando-se as equaes (8) a (15) abaixo.
Pre
cis
o
Gaiola de esferas
Avano amplo
Modelo SBK(SBK3636, SBK4040 e SBK5050)
8-1N2 = 210000D
Modelo SBK (no caso de mode-los com nmeros diferentes dos acima e o modelo SBK pequeno * )
8-2N2 = 160000D
Avano padro Modelos SBN, HBN e SBKH
9N2 =130000D
Esferas com-plementares
Superavano Modelo WHF
10N2 = 120000
D Modelo WGF
11N2 = 70000
D
Avano amplo Modelos BLW, BLK, DIR e BLR
Avano padro Modelos BIF, DIK, BNFN, DKN, BNF, BNT, DK, MDK, MBF, BNK, BNS e NS
Esferas complemen-tares (compatveis com o padro DIN)
Avano padro Modelos EBA, EBB, EBC, EPA, EPB e EPC 12N2 =100000
D
Liso
Esferas com-plementares
Superavano Modelo WHF
13N2 = 100000
D Modelos WTF e CNF
14N2 = 70000
D Avano amplo Modelos BLK e BLR
Avano padro Modelos JPF, BTK, BNT e MTF 15
50000D
N2 =
N 2 : velocidade de rotao permitida determinada pelo valor DN (min -1 (rpm)) D : dimetro da esfera de centro a centro (Indicado nas tabelas de especifi cao do respectivo modelo) Da velocidade de rotao permitida determinada pela velocidade perigosa (N 1 ) velocidade de rota-o permitida determinada pelo valor DN (N 2 ), a menor velocidade de rotao considerada como a velocidade de rotao permitida. Para o modelo SBK pequeno* (SBK1520 a 3232) e SDA, a velocidade mxima de rotao admis-svel (N 2 ) mostrada na tabela dimensional. (As tabelas dimensionais esto nas pginas A15-74 a A15-75 e A15-78 a A15-79 ) Se a velocidade de rotao do trabalho exceder N 2 , entre em contato com a THK.
Diagrama de seleoVelocidade de rotao permitida
503BR
A15-34
fixo - livre
fixo - apoiado
fixo - fixo
Mtodo de montagem
Velocidade de rotao (min-1)
Dis
tnc
ia e
ntre
dua
s su
perf
cies
de
mon
tage
m (m
m)
4 46 8 2 2102 6 8 103
2 4 6 8 2103 4 6 8 104
42 26 8 1044 6 8 103
200
400
600
800
1000
2000
4000
6000
8000
10000
100 80 70 63 55 50 45 40 32 30 28 25
18 16 15 14 12
36
20
10 8 6
Fig.13 Diagrama da velocidade de rotao permitida
503BR
A15-35
Fuso de esferas
Seleo de uma castanha Tipos de castanhas
As castanhas dos fusos de esferas so classifi cadas pelo mtodo de circulao das esferas em tipo tubo de retorno, tipo defl etor e tipo bujo terminal. Estes trs tipos de castanha so descritos a se-guir. Alm dos mtodos de circulao, os fusos de esferas so classifi cados tambm pelo mtodo de pr-carga.
[Tipos de mtodo de circulao das esferas] Tipo tubo de retorno (Modelos SBN, BNF, BNT, BNFN, BIF e BTK) Tipo pea de retorno (Modelo HBN)
Estes so os tipos mais comuns de castanhas que usam um tubo de retorno para a circulao da esfera. O tubo de retorno permite que as esferas sejam acumuladas, passem atravs do tubo e retornem s suas posies originais para completar o movimento infi nito.
Tubo de presso
Retorno
Eixo
Esfera
Vedao labirinto
Castanha dofuso de esferas
Castanha dofuso de esferas
Exemplo de estrutura de castanha de tubo de retorno
Tipo defl etor (Modelos DK, DKN, DIK, JPF e DIR)
Essas so as castanhas de tipo mais compacto. As esferas mudam a direo do percurso com um defl etor, passam por cima da circunferncia do eixo parafuso e retornam s suas posies originais para completar um movimento infi nito.
DefletorEixo
Esfera
Furo de lubrificao
Vedao labirinto
Castanha do fuso de esferas
Exemplo de estrutura de castanha simples
Tipo bujo terminal: castanha de avan-o amplo (Modelos SBK, SDA SBKH, WHF, BLK, WGF, BLW, WTF, CNF e BLR)
Essas castanhas so mais adequadas para alimentao rpida. As esferas so acumuladas atravs de um bujo terminal, passam pelo orifcio de passagem da castanha e retornam s suas posies originais para completar um movimento infi nito.
Bujo terminal
Eixo
Esfera
Furo de lubrificao
Bujo terminalCastanha do fuso de esferas
Exemplo de estrutura de castanha de avano amplo
Diagrama de seleoSeleo de uma castanha
503BR
A15-36
[Tipos por mtodo de pr-carga] Pr-carga de ponto fi xo
Pr-carga de castanha dupla (Modelos BNFN, DKN e BLW) Um espaador inserido entre as duas castanhas para fornecer uma pr-carga.
(3,5 a 4,5) passos + pr-cargaEspaador
Pr-carga aplicada Pr-carga aplicada
Modelo BLWModelo DKNModelo BNFN
Pr-carga de deslocamento (Modelos SBN, BIF, DIK, SBK e DIR) Mais compacto do que o mtodo de castanha dupla, a pr-carga de deslocamento fornece uma pr-carga, mudando o espaamento do chanfro da castanha sem usar o espaador.
0,5 passo + pr-carga
Pr-carga aplicada Pr-carga aplicada
Modelo SBK Modelo DIR
Modelo BIF Modelo DIKModelo SBN
503BR
A15-37
Fuso de esferas
Pr-carga por presso constante (Modelo JPF) Com este mtodo, uma estrutura de mola instalada quase no meio da castanha e fornece uma pr-carga, mudando o espaamento do chanfro no meio da castanha.
4 passos - pr-carga
Pr-carga aplicadaPr-carga aplicada
Seo de molasModelo JPF
Diagrama de seleoSeleo de uma castanha
503BR
A15-38
Seleo de um modelo Clculo da carga axial [Em montagens horizontais] Com sistemas de transporte comuns, a carga axial (Fa n ) aplicada ao alternar o trabalho para a dire-o horizontal obtida na equao abaixo.
21 20
19
18
17
16
Fa2= mg + f
Fa5= mg fFa6= mg f + m
Fa4= mg f mFa3= mg + f m
Fa1= mg + f + m
V max : Velocidade mxima (m/s) t 1 : Tempo de acelerao (m/s)
: acelerao )2(m/s =
Vmaxt1
Fa 1 : Carga axial durante acelerao para a frente (N) Fa 2 : Carga axial durante movimento uniforme para a frente (N) Fa 3 : Carga axial durante desacelerao para a frente (N) Fa 4 : Carga axial durante acelerao para trs (N) Fa 5 : Carga axial durante movimento uniforme para trs (N)
Carga axial: FanMassa: m
Superfcie do guiaCoeficiente de atrito : Resistncia sem carga : fAcelerao gravitacional: g
Fa 6 : Carga axial durante desacelerao para trs (N) m : Massa transferida (kg) : Coefi ciente de atrito da superfcie da guia () f : Resistncia da superfcie da guia (sm carga) (N)
[Em montagens verticais] Com sistemas de transporte comuns, a carga axial (Fa n ) aplicada ao alternar o trabalho para a dire-o vertical obtida na equao abaixo.
2726
25
24
23
22
Fa5= mg fFa6= mg f + m
Fa4= mg f mFa3= mg + f m
Fa1= mg + f + mFa2= mg + f
V max : Velocidade mxima (m/s) t 1 : Tempo de acelerao (m/s)
: acelerao )2(m/s =
Vmaxt1
Fa 1 : Carga axial durante acelerao ascendente (N) Fa 2 : Carga axial durante movimento uniforme ascendente (N) Fa 3 : Carga axial durante desacelerao ascendente (N) Fa 4 : Carga axial durante acelerao descendente (N) Fa 5 : Carga axial durante movimento uniforme descendente (N)
Axialcarga: Fan
Massa: m
Superfcie do guiaCoeficiente de atrito : Resistncia sem carga: f
Des
cend
ente
Asc
ende
nte
Fa 6 : Carga axial durante desacelerao descendente (N) m : Massa transferida (kg) f : Resistncia da superfcie da guia (sm carga) (N)
503BR
A15-39
Fuso de esferas
Fator de segurana esttica
A capacidade de carga esttica (C 0 a) geralmente igual carga axial permitida de um fuso de esfe-ras. Dependendo das condies, necessrio levar em considerao o fator de segurana a seguir esttica em relao carga calculada. Quando o fuso de esferas est parado ou em movimento, uma fora externa inesperada pode ser aplicada atravs de uma inrcia causada pelo impacto ou por iniciar e parar.
28Famax = C0a
fS Fa max : Carga axial permitida (kN) C 0 a : Capacidade de carga esttica nominal * (kN) f S : Fator de segurana esttica (consulte a Tabela21 )
Tabela21 Fator de segurana esttica (f S )
Mquina que usa o sistema linear Condies de carga
Limite inferior de f S
Mquinas in-dustriais gerais
Sem vibrao ou impacto 1,0 a 3,5
Com vibrao ou impacto 2,0 a 5,0
Mquina--ferramenta
Sem vibrao ou impacto 1,0 a 4,0
Com vibrao ou impacto 2,5 a 7,0
*Capacidade de carga esttica nominal (C 0 a) uma carga esttica, com direo e magnitude constantes em que a soma da deformao permanente do elemento de rolagem e a da pista na rea de contato sob tenso mxima de 0,0001 vezes o dimetro dos elementos de rolagem. Com o fuso de esferas, ela defi nida como a carga axial. (Os valores especfi cos de cada modelo de fuso de esferas so indicados nas tabelas de especifi cao do modelo correspondente.)
[Margem de segurana de carga permitida (Modelos HBN e SBKH)] O fuso de esferas de alta capacidade de carga do modelo HBN e o fuso de esferas de alta capacidade de carga de alta velocidade do modelo SBKH, em comparao com os fusos de esferas anteriores, foram projetados para ter uma vida til mais longa sob condies de alta capacidade de carga e para a carga axial necessrio considerar a carga permitida Fp.A carga Fp permitida indica a carga axial mxima que o fuso de esferas de alta capacidade de car-ga pode receber e essa faixa no deve ser excedida.
29> 1Fp
Fa Fp : Carga axial permitida (kN) Fa : Carga axial aplicada (kN)
Diagrama de seleoSeleo de um modelo
503BR
A15-40
Estudo da vida til
[Clculo da vida til do fuso de esferas] O fuso de esferas em movimento, sob carga externa, recebe tenso repetida em suas pistas e es-feras. Quando a tenso atinge o limite, as pistas quebram de fadiga e as superfcies lascam como escamas. Este fenmeno chamado de descamao. A vida til do fuso de esferas a quantidade total de revolues at ocorrer a primeira descamao em qualquer uma das pistas ou esferas como resultado da fadiga de rolagem do material. A vida til do fuso de esferas varia de unidade para unidade, mesmo que sejam fabricados no mesmo processo e utilizado em condies operacionais iguais. Por esta razo, ao determinar a vida til de uma unidade de fuso de esferas, a vida nominal, conforme defi nido a seguir, usada como parme-tro. A vida nominal a quantidade total de revolues que 90% das unidades de fuso de esferas idn-ticas em um grupo atingem sem desenvolver descamao (pedaos de uma superfcie de metal parecidos com escamas), depois operarem de forma independente nas mesmas condies.
[Clculo da vida nominal] A vida til do fuso de esferas calculado a partir da equao (30) abaixo, usando-se a capacidade de carga dinmica (Ca) e a carga axial aplicada.
Vida nominal (quantidade total de revolues)
30( )L = 3 106CafWFa
L : vida nominal (quantidade total de revolues) (rev) Ca : capacidade de carga dinmica nominal * (N) Fa : carga axial aplicada (N) f w : fator de carga (consulte a Tabela22 )
Tabela22 Fator de carga (f W )
Vibraes/impacto Velocidade (V) f W
Leve Muito baixo V0,25m/s 1 a 1,2
Fraco Lento 0,25
A15-41
Fuso de esferas
Tempo de vida til Se as revolues por minuto forem determinadas, o tempo de vida til pode ser calculado a partir da equao (31) abaixo, usando-se a vida nominal (L).
31Lh = =L
60 NL Ph
2 60 n S L h : vida til (h) N : revolues por minuto (min 1 ) n : nmero de movimentos alternados por minuto (min 1 ) Ph : avano do fuso de esferas (mm) S : comprimento do curso (mm)
Vida til em distncia percorrida A vida til em distncia percorrida pode ser calculada a partir da equao (32) abaixo, usando-se a vida nominal (L) e o avano do fuso de esferas.
32LS = L Ph
106 L S : vida til em distncia percorrida (km) Ph : avano do fuso de esferas (mm)
Carga aplicada e vida til, levando-se em considerao uma pr-carga Se o fuso de esferas for usado sob uma pr-carga (pr-carga mdia), necessrio considerar a pr-carga aplicada no clculo da vida til, j que a castanha do fuso de esferas j recebe uma car-ga interna. Para obter mais detalhes sobre a pr-carga aplicada em um modelo especfi co, entre em contato com a THK.
Carga axial mdia Se uma carga axial atuando sobre o fuso de esferas estiver presente, necessrio calcular a vida til determinando a carga axial mdia. Carga axial mdia (F m ) uma carga constante igual vida til em condies de fl utuao de carga. Se a carga mudar em etapas, a carga axial mdia pode ser obtida a partir da equao abaixo.
33
3
Fm = (Fa131 + Fa232 + + Fan3n)1
F m : carga axial mdia (N) Fa n : carga varivel (N) n : distncia do percurso sob carga (F n ) : distncia total do percurso
Diagrama de seleoSeleo de um modelo
503BR
A15-42
Para determinar a carga mdia axial, usando uma velocidade de rotao e o tempo, em vez de uma distncia, calcule a carga axial mdia, determinando a distncia na equao abaixo. = 1 + 2 + n 1 = N 1 t 1 2 = N 2 t 2 n = N n t n N: velocidade de rotao t: tempo
Quando o sinal de carga aplicada muda Se o sinal (positivo ou negativo) usado para a carga varivel for sempre o mesmo, no h ne-nhum problema com a frmula (33). No entanto, se o sinal de carga varivel mudar, dependendo do tipo de operao, calcule a carga axial m-dia da carga positiva ou negativa, permitindo a direo da carga. (Se a carga mdia da carga axial positiva for calculada, a carga negativa considerada zero.) Considera-se a maior das duas cargas axiais mdias como a carga axial mdia quando a vida til for calculada. Exemplo: calcule a carga axial mdia com as condies de carga a seguir.
N da operao Carga varivelFa n (N) Distncia de
percurso n (mm)
N 1 10 10
N 2 50 50
N 3 40 10
N 4 10 70
Carga de sinal positivoCarga de sinal negativo
*Os ndices do smbolo de carga fl utuante e do smbolo de distncia de percurso indicam nmeros de operao. Carga axial mdia de carga de sinal positivo *Para calcular a carga mdia axial da carga de sinal positivo, suponha que Fa 3 e Fa 4 seja zero.
3
Fa13 1 + Fa23 21 + 2 + 3 + 4
Fm1 = = 35,5N
Carga axial mdia de carga de sinal negativo *Para calcular a carga mdia axial da carga de sinal negativo, suponha que Fa 1 e Fa 2 seja zero.
3
Fa3 3 3 + Fa4 3 41 + 2 + 3 + 4
Fm2 = = 17,2N
Assim, a carga axial mdia da carga de sinal positivo (F m1 ) adotada como a carga axial mdia (F m ) para o clculo de vida til.
503BR
A15-43
Fuso de esferas
Estudo da rigidez Para aumentar a preciso do posicionamento dos parafusos de alimentao em mquinas-ferra-menta NC ou mquinas de preciso, ou para reduzir o deslocamento causado pela fora de corte, necessrio projetar a rigidez dos componentes de uma forma bem equilibrada.
A rigidez axial do sistema de parafuso de alimentao
Quando a rigidez axial de um sistema de parafuso de alimentao K, o deslocamento elstico na direo axial pode ser obtida atravs da equao (34) abaixo.
34 = FaK
: deslocamento elstico de um sistema de parafuso de alimentao na direo axial (m) Fa : carga axial aplicada (N) A rigidez axial (K) do sistema de parafuso de alimentao obtida atravs da equao (35) abaixo.
35 = + + +1
K1KS
1KN
1KB
1KH
K : rigidez axial do sistema de parafuso de alimentao (N/m) K S : rigidez axial do eixo parafuso (N/m) K N : rigidez axial da castanha (N/m) K B : rigidez axial do mancal de apoio (N/m) K H : rigidez do suporte da castanha e do suporte do mancal de apoio (N/m) [Rigidez axial do eixo parafuso] A rigidez axial do eixo de um parafuso varia de acordo com o mtodo de montagem do eixo.
Para a confi gurao fi xo-apoiado (ou -livre)
36KS = AE1000L
A : rea transversal do eixo parafuso (mm 2 )
4
A = d12
d 1 : dimetro menor da rosca do eixo parafuso (mm) E : Mdulo de Young (2,0610 5 N/mm 2 ) L : distncia entre duas superfcies de montagem (mm) A Fig.14 na A15-44 mostra um diagra-ma de rigidez axial para o eixo parafuso.
Fixo Apoiados(livre)
L
Diagrama de seleoEstudo da rigidez
503BR
A15-44
Para a confi gurao fi xo-fi xo
37
AEL1000abKS =
KS torna-se menor e o deslocamento elstico na
direo axial maior na posio de .
KS = 4AE1000L
a = b = L2
A Fig.15 na A15-45 mostra um diagrama de rigidez axial do eixo parafuso nesta confi gu-rao.
Fixo Fixo
La b
Distncia entre duas superfcies de montagem (mm)
Rig
idez
do
eixo
(kN
/m
)
100
80 70 63 55 50 45 40 36 32 30 28 25
20 18
16 15
14 12
10 8
6 4
1086
4
2
186
4
8
8
6
6
4
4
2
2102 86 103 42 86 104
101
Fig.14 Rigidez axial do eixo parafuso (fi xo-livre, fi xo-apoiado)
503BR
A15-45
Fuso de esferas
Distncia entre duas superfcies de montagem (mm)
Rig
idez
do
eixo
(kN
/m
)
55 63
70
80 100
50 45 40 36 32 30 28 25
20 18 16 15 14 12
10 8
6
4
1086
4
2
186
4
86
4
2
86 42102 86 103 42 86 104
101
Fig.15 Rigidez axial do eixo parafuso (fi xo-fi xo)
[Rigidez axial da castanha] A rigidez axial da castanha varia bastante com pr-cargas.
Tipo sem pr-carga A rigidez lgica na direo axial, quando uma carga axial responsvel por 30% da capacidade de carga dinmica (Ca) aplicada, indicada nas tabelas de especifi cao do modelo corresponden-te. Este valor no inclui a rigidez dos componentes relacionados ao suporte de montagem da casta-nha. Em geral, defi ne-se a rigidez em aproximadamente 80% do valor da tabela. A rigidez, quando a carga axial aplicada no de 30% da capacidade de carga dinmica (Ca), calculada atravs da equao (38) abaixo.
38( )Fa0,3 Ca
13KN = K 0,8
K N : rigidez axial da castanha (N/m) K : valor de rigidez nas tabelas de especifi cao (N/m) Fa : carga axial aplicada (N) Ca : capacidade de carga dinmica nominal (N)
Diagrama de seleoEstudo da rigidez
503BR
A15-46
Tipo de pr-carga A rigidez lgica na direo axial, quando uma carga axial responsvel por 10% da capacidade de carga dinmica (Ca) aplicada, indicada na tabela dimensional do modelo correspondente. Este valor no inclui a rigidez dos componentes relacionados ao suporte de montagem da castanha. Em geral, defi ne-se a rigidez em aproximadamente 80% do valor da tabela. A rigidez, quando a pr-carga aplicada no de 10% da capacidade de carga dinmica (Ca), cal-culada atravs da equao (39) abaixo.
39( )Fa00,1Ca
13KN = K 0,8
K N : rigidez axial da castanha (N/m) K : valor de rigidez nas tabelas de especifi cao (N/m) Fa 0 : pr-carga aplicada (N) Ca : capacidade de carga dinmica nominal (N)
[Rigidez axial do mancal de apoio] A rigidez do mancal de apoio do fuso de esferas varia de acordo com o mancal de apoio utilizado. O clculo da rigidez com um mancal de esferas de contato angular tpico mostrado na equao (40) abaixo.
40
3Fa0a0KB
K B : rigidez axial do mancal de apoio (N/m) Fa 0 : pr-carga aplicada do mancal de apoio (N) a 0 : deslocamentos axiais (m)
Q =
( )a0 =Fa0
Zsin
13Q
2
Da0,45sin
Q : carga axial (N) Da : dimetro da esfera do mancal de apoio (mm) : ngulo de contato inicial do mancal de apoio () Z : nmero de esferas Para obter detalhes de um mancal de apoio especfi co, entre em contato com o fabricante.
[Rigidez axial do suporte da castanha e do suporte do mancal de apoio] Leve este fator em considerao ao projetar sua mquina. Defi na a rigidez o mais alto possvel.
503BR
A15-47
Fuso de esferas
Estudo da preciso do posicionamento Causas de erro na preciso do posicionamento
As causas de erros na preciso do posicionamento incluem a preciso do ngulo de avano, a folga axial e a rigidez axial do sistema de parafusos de alimentao. Outros fatores importantes incluem o deslocamento trmico do calor e a mudana de orientao do sistema de guias durante o percurso.
Estudo da preciso do ngulo de avano
necessrio selecionar a classe de preciso correta do fuso de esferas que satisfaa a preciso do posicionamento exigido para o fuso de esferas ( Tabela1 na A15-12 ). A Tabela23 na A15-48 mostra exemplos de seleo de classes de preciso da aplicao.
Estudo da folga axial
A folga axial no um fator de preciso de posicionamento em uma alimentao unidirecional. No entanto, ela causar uma reao adversa quando a direo da alimentao for invertida, ou a carga axial for invertida. Selecione uma folga axial que satisfaa a reao adversa necessria na Tabe-la10 e na Tabela13 na A15-19 .
Diagrama de seleoEstudo da preciso do posicionamento
503BR
A15-48
Tabela23 Exemplos de seleo de classes de preciso por aplicao
Aplicaes Eixo Graus de preciso
C0 C1 C2 C3 C5 C7 C8 C10
Mq
uina
s-fe
rram
enta
NC
Torno X Z
Centro de usinagem XY Z
Furadeira XY Z
Broca vertical XY Z
Esmerilhadora de superfcie
X Y Z
Esmerilhadora cilndrica X Z
Mquina de descargas eltricas
XY Z
Mquina de eletroeroso Mquinas para cortar arame
XY Z
UV Prensa perfuradora XY
Mquina de feixe de laser X Z
Mquina de carpintaria Mquina para todas as fi nalidades; mquina dedicada
Rob
in
dust
rial
Coordenadas cartesianas Conjunto
Outro
Tipo vertical articulada Conjunto
Outro Coordenadas cilndricas
Mq
uina
de
fabr
ica
o de
sem
icond
utor
es Mquina de fotolitografi a
Mquina de tratamento qumico Mquina de colar arame
Sonda Furadeira de placas de circuito impresso
Inseridor de componente eletrnico Instrumento de medio 3D
Mquina para processamento de imagem Mquina de moldagem injeo
Equipamento de escritrio
503BR
A15-49
Fuso de esferas
Estudo da folga axial do sistema de parafusos de alimentao
Das rigidezes axiais do sistema de parafusos de alimentao, a rigidez axial do eixo parafuso varia de acordo com a posio do curso. Quando a rigidez axial grande, essa mudana na rigidez axial do eixo parafuso afetar a preciso do posicionamento. Portanto, necessrio levar em considera-o a rigidez do sistema de parafusos de alimentao ( A15-43 a A15-46 ). Exemplo: erro de posicionamento devido rigidez axial do sistema de parafusos de alimentao durante uma transferncia vertical
L
1.000N
500N
[Condies] Peso transferido: 1.000 N; tabela de peso: 500 N Fuso de esferas usado: modelo BNF25122,5 (menor dimetro da rosca do eixo parafuso d 1 = 21,9 mm) Comprimento do curso: 600 mm (L = 100 mm a 700 mm) Tipo de montagem do eixo parafuso: fi xo-apoiado
[Considerao] A diferena da rigidez axial entre L = 100 mm e L = 700 mm aplicada somente na rigidez axial do eixo parafuso. Portanto, o erro de posicionamento devido rigidez axial do sistema de parafusos de alimentao igual diferena no deslocamento axial do eixo parafuso entre L = 100 mm e L = 700 mm.
Diagrama de seleoEstudo da preciso do posicionamento
503BR
A15-50
[Rigidez axial do eixo parafuso (consulte a A15-43 e a A15-44 )]
Ks = = =
4
4
L1000L1000LAE
A = d12 = 21,92 = 376,5mm2
E = 2,06105 N/mm2
77,6103376,52,06105
(1) Se L = 100 mm
100
KS1 = = 776 N/m77,6103
(2) Se L = 700 mm
700KS2 = = 111 N/m77,610
3
[Deslocamento axial devido rigidez axial do eixo parafuso] (1) Se L = 100 mm
KS1Fa
7761000+5001 = = = 1,9m
(2) Se L = 700 mm
KS2Fa
1111000+5002 = = = 13,5m
[Erro de posicionamento devido rigidez axial do sistema de parafusos de alimentao] Preciso do posicionamento = 1 2 =1,913,5 =11,6m Portanto, o erro de posicionamento devido rigidez axial do sistema de parafusos de alimentao de 11,6 m.
503BR
A15-51
Fuso de esferas
Estudo do deslocamento trmico atravs da gerao de calor
Se a temperatura do eixo parafuso aumentar durante a operao, o eixo parafuso alongado de-vido ao calor para diminuir assim a preciso do posicionamento. A expanso e a contrao do eixo parafuso so calculadas atravs da equao (41) abaixo.
41 = t
: expanso/contrao axial do eixo parafuso (mm) : coefi ciente de expanso trmica (1210 -6 /C) t : mudana de temperatura no eixo parafuso (C) : comprimento efetivo da rosca (mm) Assim, se a temperatura do eixo parafuso aumentar em 1C, o eixo parafuso alongado em 12 m por metro. Portanto, como o fuso de esferas percorre mais rpido, mais calor gerado. Ento, quando a temperatura aumenta, diminui a preciso do posicionamento. Consequentemente, se de-sejar a preciso mxima, preciso tomar medidas para lidar com o aumento da temperatura.
[Medidas para lidar com o aumento de temperatura] Minimize a gerao de calor
Minimize a pr-carga sobre o fuso de esferas e o mancal de apoio. Aumente o avano do fuso de esferas e reduza a velocidade de rotao. Selecione um lubrifi cante correto. (consulte Acessrios para lubrifi cao em A24-2 .) Esfrie a circunferncia do eixo parafuso com um lubrifi cante ou ar.
Evite o efeito do aumento de temperatura atravs da gerao de calor Defi na um valor fi xado negativo para a distncia de percurso de referncia do fuso de esferas.
Geralmente, defi na um valor fi xado negativo para a distncia de percurso de referncia, supondo um aumento de temperatura de 2C a 5C de calor. (0,02 mm a 0,06 mm/m)
Pr-carregue o eixo do parafuso com tenso. (Consulte a Fig.10 da estrutura na A15-29 .)
Diagrama de seleoEstudo da preciso do posicionamento
503BR
A15-52
Estudo da mudana de orientao durante o percurso
A preciso do ngulo de avano do fuso de esferas igual preciso do posicionamento do centro do eixo do fuso de esferas. Normalmente, o ponto onde a preciso de posicionamento mais alta necessrio muda de acordo com o centro do fuso de esferas e a direo vertical ou horizontal. Por-tanto, a mudana de orientao durante o percurso afeta a preciso do posicionamento. O maior fator de mudana de orientao que afeta a preciso do posicionamento a afastamento (pitching), se a mudana ocorrer no centro do fuso de esferas e na direo vertical, e a guinada (yawing), se a mudana ocorrer na direo horizontal. Consequentemente, necessrio estudar a mudana de orientao (preciso no afastamento, na guinada etc.) durante o percurso em funo da distncia do centro do fuso de esferas at o local onde a preciso do posicionamento necessria. O erro de posicionamento devido ao afastamento ou guinada obtido atravs da equao (42) abaixo.
42A = sin A : preciso do posicionamento devido ao afastamento (ou guinada) (mm) : distncia vertical (ou horizontal) do centro do fuso de esferas (mm) (consulte a Fig.16 ) : afastamento (ou guinada) ()
A
A
Fig.16
503BR
A15-53
Fuso de esferas
Estudo do torque de rotao O torque de rotao necessrio para converter o movimento de rotao do fuso de esferas em mo-vimento em linha