Tłumaczymy nasz sklep na język polski!
Wymaga to jednak czasu, ponieważ w ofercie mamy dużo artykułów, a na nasz sklep składa się wiele stron. Chwilowo nasz katalog produktów dostępny będzie w języku angielskim. Dziękujemy za cierpliwość!
Wały liniowe: Precyzyjne standardy dla wałów liniowych MISUMI
Wały liniowe są podzbiorem prowadnic liniowych i zapewniają stabilność i precyzję w systemach ruchu liniowego. Różnorodne wymagania dotyczące precyzji są stawiane na wałach liniowych, aby zapewnić, że ruchy są wykonywane przy niskim współczynniku tarcia, dokładnie i niezawodnie. Wymagania te określają okrągłość, prostość i prostopadłość, a także koncentryczność wału liniowego. MISUMI oferuje wały liniowe w wersji standardowej i precyzyjnej. W tym artykule dowiesz się o różnych funkcjach, kiedy użyć którego wariantu i o jakich wymaganiach precyzji.
Kluczowe parametry precyzji dla trzonów liniowych
Typowymi parametrami precyzji wałów liniowych są prostość, okrągłość, prostopadłość i koncentryczność. Wpływają one na dokładność, stabilność i trwałość zainstalowanych wałów liniowych oraz całego systemu, w którym wały liniowe są zainstalowane. Nawet niewielkie odchylenia mogą prowadzić do zwiększonego zużycia, wibracji lub błędów pozycjonowania. W tym kontekście tolerancje wymiarowe i dobór dopasowania są ważnymi aspektami dla produkcji i stosowania wałów liniowych. Tolerancja kształtu opisuje dopuszczalne odchylenie geometrycznej formy trzonu od idealnego wymiaru nominalnego, podczas gdy tolerancja położenia opisuje dopuszczalne odchylenie od idealnej pozycji lub wyrównania wału.
- (D) Średnica
- (K) Prostoliniowość
- (M) Okrągłość
- (L) Długość robocza
- (Y) Wynikająca z tego długość całkowita
- (F) Krok, lewa strona
- (P) Średnica gwintu lub kroku, lewa strona
- (S) Krok długości gwintu, prawy
- (T) Krok, prawa strona
- (B) Krok długości gwintu, lewa strona
- (P) Średnica gwintu lub kroku, prawa strona
Zgodność ze standardami precyzji jest również kluczowym kryterium wyboru rynków zamówień. Zakład produkcyjny w Portugalii daje MISUMI możliwość produkcji precyzyjnych części w UE. W MISUMI korzystamy z tego dzięki wysokiej terminowości dostaw, stosunkowo krótkim trasom dostaw i materiałom zgodnym z europejskimi standardami.
W poniższej części omówiono szczegółowo niektóre z kluczowych parametrów:
Okrągłość wałów liniowych
Okrągłość opisuje, jak dokładnie przekrój poprzeczny trzonu odpowiada matematycznie doskonałemu okręgowi. Wysoka okrągłość zapewnia równomierne obciążenie łożyska i wysoką wydajność. Odchylenia o zaledwie kilka milimetrów mogą prowadzić do obciążenia wstępnego, co powoduje szybsze zużycie wału i łożyska liniowego. Dlatego precyzyjne zastosowania wymagają wąskich tolerancji okrągłości.
Nawiasem mówiąc, bicie i okrągłość to nie to samo. Bicie opisuje, jak wał obraca się wokół osi obrotu, mierzonej w stałym punkcie wału. Określają to tzw. tolerancje bicia, które opisują odchylenie od osi idealnej.
- (1) Wał
- (2) Idealna średnica okrągłego wału
- (3) Odchylenie od średnicy rzeczywistej
W poniższej tabeli przedstawiono okrągłość M jako funkcję D i tolerancję ISO:
| Tolerancja ISO | ||
|---|---|---|
| Przykładowa średnica D | g6, h6 - wał hartowany | f8 - wał niehartowany |
| Okrągłość M | Okrągłość M | |
| 10 | 0.004 | 0.011 |
| 16 | 0.005 | 0.014 |
| 30 | 0.006 | 0.017 |
| 50 | 0.007 | 0.020 |
Odchylenia średnicy zewnętrznej
Precyzyjna średnica zewnętrzna w wąskich granicach tolerancji pola jest szczególnie istotna, jeśli wymagana jest wysoka dokładność i gładkość prowadzenia. Stanowi również podstawę, jeśli konieczne jest dokładne wyrównanie bez luzu lub jeśli wymagane są określone rodzaje dopasowania, takie jak dopasowanie wciskowe.
Podczas gdy dopuszczalne odchylenie wersji precyzyjnej wynosi 0,02 mm, wersja standardowa określa tolerancję odchylenia 0,1 mm.
Prostoliniowość wału liniowego
Prostoliniowość opisuje dokładność wyrównania trzonu na całej jego długości. Nie powinien odbiegać od linii idealnej. Im bardziej precyzyjna jest prostoliniowość, tym bardziej precyzyjne i równomierne są ruchy elementów sterowanych. Do pomiaru prostoliniowości można użyć współrzędnościowej maszyny pomiarowej 3D i sondy.
W poniższej tabeli przedstawiono standardy precyzji MISUMI dla liniowej prostoliniowości wału w funkcji D i L:
| g6, h6 - Wał hartowany |
f8 - Wał niehartowany |
|||
|---|---|---|---|---|
| L | D | Wyprostowanie K | L | Wyprostowanie K |
| * | 3 i 4 | ≤ (L/100) x 0.05 | ≤ 100 | ≤ 0.025 |
| * | 5 | ≤ (L/100) x 0.03 | ||
| ≤ 100 | 6 do 50 | ≤ 0.01 | > 100 | ≤ (L/100) x 0.025 |
| > 100 | ≤ (L/100) x 0.01 | |||
Koncentryczność trzonów liniowych
Koncentryczność wału oznacza, jak dokładnie osie obrotowe, na przykład średnica zewnętrzna wału i przesunięcie czopu na powierzchni czołowej, są ze sobą wyrównane. Im wyższa koncentryczność, tym bardziej jednorodne zachowanie rotacyjne. Bicie i koncentryczność są zatem bezpośrednio powiązane. W przypadku nieobróconych wałów liniowych koncentryczność jest najbardziej istotna dla dokładności wyrównania.
Prostokątność wału liniowego
Prostokątność zapewnia, że wał liniowy jest pod kątem 90° w stosunku do innych elementów systemu. Naprężenia i boczne siły ścinające mogą wystąpić w przypadku braku prostopadłości. Wpływają one na prowadzenie, tarcie i ruch.
Odchylenia długości
W poniższej tabeli przedstawiono tolerancje odchylenia wymiaru L lub Y w funkcji długości części.
| Wymiar L/(Y) | g6, h6 - wał hartowany | f8 - wał niehartowany | |
|---|---|---|---|
| ponad | lub niższe | Tolerancja | |
| > 3 | ≤ 6 | ±0.1 | |
| > 6 | ≤ 30 | ±0.2 | |
| > 30 | ≤ 120 | ±0.3 | |
| > 120 | ≤ 400 | ±0.5 | |
| > 400 | ≤ 1000 | ±0.8 | |
| > 1000 | ≤ 1500 | ±1.2 | |
Odchylenia grubości ścianki
Grubość ścianek na wałach drążonych wpływa na ogólną stabilność i wytrzymałość zginania wału liniowego. W tym przypadku nacisk kładzie się na oszczędność materiału i/lub wagi. Jednocześnie grubość ściany wpływa na odkształcenie wału poprzez przesunięcie środka. Wał jest odkształcony w różnym stopniu (patrz również współbieżność) w zależności od orientacji siły promieniowej działającej na wał. W przypadku połączeń gwintów wewnętrznych grubość ścianki wpływa również na dokładność wyrównania.
W poniższej tabeli przedstawiono przegląd dopuszczalnych odchyleń grubości ścianek wału drążonego dla wałów wykonanych z materiału równoważnego EN 1.3505 i EN 1.4125.
| D | EN 1.3505 Equiv. Wartość odchylenia grubości ścianki |
EN 1.4125 Equiv. Wartość odchylenia grubości ścianki |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6 | ≤ 0.3 | - | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 8 | ≤ 0.4 | ≤ 1.5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 10 | ≤ 4.0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 12 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 13 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 16 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 20 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 25 | ≤ 0.6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 30 | ≤ 1.0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 35 | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 40 | ≤ 1.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 50 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwy wybór: Różnice między projektami standardowymi i precyzyjnymi
MISUMI produkuje wałki liniowe w wersji standardowej i precyzyjnej. Oba warianty różnią się np. okrągłością i prostoliniowością, klasami tolerancji wału, wykończeniem powierzchni, materiałem, twardością materiału i ich zastosowaniami.
Aby uzyskać więcej informacji na ten temat, zapoznaj się z naszymi blogami na temat testów twardości (istotnych dla doboru materiału) i podstaw chropowatości powierzchni (istotnych dla precyzji i trwałości wałów liniowych).
Oto niektóre z materiałów używanych do produkcji wałów:
Materiał: Precyzyjny materiał CF53 (DIN/EN)
Materiał CF53, czyli europejski materiał o numerze 1.1213, jest niestopową stalą hartowaną. Jego skład chemiczny składa się z węgla, krzemu, manganu, fosforu i siarki. CF53 nadaje się do hartowania indukcyjnego i płomieniowego, dlatego może być stosowany w zastosowaniach o dużym obciążeniu mechanicznym. Jest powszechnie stosowany w przemyśle motoryzacyjnym, np. w komponentach osi lub kolumnach prowadzących. Przy średniej zawartości węgla wynoszącej około 0,5% CF53 można precyzyjnie obrabiać za pomocą toczenia, frezowania i szlifowania. Wysoką stabilność wymiarową można osiągnąć dzięki hartowaniu indukcyjnemu. Jest zatem łatwo przystosowana do produkcji precyzyjnych wałów.
Materiał: Materiał precyzyjny C45 (JIS)
Materiał C45 (JIS) odpowiada europejskiemu numerowi materiału 1.0503 o krótkiej nazwie DIN/EN S45C. Jest to niestopowa stal hartowana lub konstrukcyjna o bardzo jednolitej strukturze ziarna i wysokiej zawartości węgla. Ma wysoką wytrzymałość, ciągliwość i odporność na zużycie, dzięki czemu jest popularną stalą do zastosowań w inżynierii mechanicznej. C45 można hartować tylko w granicach. Pełne utwardzanie nie jest możliwe, ale można uzyskać wysoką twardość krawędzi.
Materiał: Materiał precyzyjny SUJ2 (JIS)
Materiał SUJ2 (JIS) odpowiada europejskiemu materiałowi o numerze 1.3505 o krótkiej nazwie DIN/EN 100 Cr6 i jest stalą łożysk tocznych. Stosowany jest do produkcji łożysk tocznych, ale jest również stosowany w inżynierii mechanicznej do komponentów narażonych na zużycie.
Materiał: Materiał precyzyjny SUS304 (JIS)
Materiał SUS304 (JIS) odpowiada europejskiemu materiałowi o numerze 1.4301 o krótkiej nazwie DIN/EN X5CrNi18-10. Jest to austenityczna stal nierdzewna o zawartości 18% chromu i 8% niklu. SUS304 jest jednym z najczęściej używanych gatunków stali nierdzewnej. Jego właściwości mechaniczne i dobra odporność na ciepło sprawiają, że jest to preferowany wybór do zastosowań wymagających wytrzymałości i odporności na korozję. Chociaż SUS 304 jest znany ze swojej doskonałej odporności na korozję, może korodować, na przykład w ciepłych środowiskach chlorkowych.
Materiał: Materiał precyzyjny SUS440C (JIS)
Materiał SUS440C (JIS) jest zgodny z europejskim materiałem o numerze 1.4125 o krótkiej nazwie DIN/EN X105CrMo17. Jest to wysokowęglowa martenzytyczna stal nierdzewna. SUS440C osiąga bardzo wysoką wytrzymałość, twardość i doskonałą odporność na zużycie po obróbce cieplnej. Oprócz właściwości mechanicznych charakteryzuje się dobrą odpornością na korozję w środowiskach lekko wilgotnych, kwaśnych lub alkalicznych.
Różne tolerancje
Występują różne klasy tolerancji ISO dla liniowej precyzji wału, które definiują dokładność wymiarową i tolerancje produkcyjne. Określają one dopuszczalne odchylenia od wymiaru nominalnego średnicy wału i wpływają na dokładność dopasowania z łożyskami (np. tulejami łożysk ślizgowych) i prowadnicami. Tolerancja wału wskazuje, jak dokładnie średnica wału odpowiada wymiarowi nominalnemu lub idealnemu. Precyzyjne konstrukcje często mają ściślejsze tolerancje, podczas gdy standardowe konstrukcje są używane w aplikacjach, które pozwalają na szersze tolerancje.
Co oznaczają klasy tolerancji ISO dla wałów w szczegółach?
Istnieje rozróżnienie pomiędzy tolerancją drobną i grubą. Tolerancja cienka oznacza, że wał jest wytwarzany z bardzo wąskimi tolerancjami wymiarowymi i jest mało miejsca na odchylenia. Wały o drobnej tolerancji mają wysoką precyzję, np. Klasa tolerancji h5. Grube tolerancje pozwalają na większe odchylenia od rozmiaru nominalnego. Wały tego typu, np. z tolerancją f8, mają mniejszą precyzję, ale zazwyczaj są bardziej opłacalne. Powszechnie stosowaną klasą tolerancji jest pole tolerancji h7, które definiuje wąskie odchylenie wymiarowe dla dopasowania.
Tolerancje wału zawsze oddziałują również z tolerancją łożyska lub prowadnicy, np. tolerancją średnicy tulei łożyska ślizgowego. Połączenie różnych pól tolerancji powoduje różne dopasowania (np. dopasowanie prześwitu, dopasowanie wciskane lub dopasowanie przejściowe). Na przykład kombinacja F8/h7 opisuje ścisłe dopasowanie do precyzyjnych maszyn z dokładnymi wymaganiami dotyczącymi pozycjonowania. Podczas gdy wielka litera określa pole tolerancji otworu, mała litera określa pole tolerancji wału.
Aby uzyskać więcej informacji na temat tolerancji kształtu i pozycji, zobacz nasz artykuł na temat tolerancji kształtu i pozycji zgodnie z ISO 1101 i japońską normą JIS B 0001.
Różne wersje według typu łożyska
Łożyska zwykłe i łożyska toczne mają różne wymagania dotyczące precyzji wału. Łożyska ślizgowe mają dwie powierzchnie, które poruszają się naprzeciw siebie, co powoduje ruch poślizgowy. Łożyska zwykłe mają dużą powierzchnię styku i mogą również pomieścić wały wykonane z nieutwardzonego materiału ze względu na związaną z nimi dolną kompresję powierzchni. Jednak ustawienie łożyska ślizgowego na wale jest często mniej dokładne w porównaniu z łożyskami tocznymi. Łożyska ślizgowe są łatwe w produkcji i ekonomiczne. Zwykle nadają się do zastosowań, w których dokładność wyrównania wału ma drugorzędne znaczenie i które powodują wibracje lub obciążenia udarowe.
Łożyska toczne należy stosować zawsze, gdy określono wymagania dotyczące wysokiej precyzji. Łożysko toczne zmniejsza opór tarcia dzięki korpusom tocznym pomiędzy pierścieniem wewnętrznym i zewnętrznym. Łożyska toczne są szczególnie gładkie ze względu na powstałe tarcie toczne. Precyzyjna stal może być stosowana do produkcji szczególnie precyzyjnych wymagań. W rezultacie kulki do elementów tocznych mają wysoką twardość ze stałym punktem styku i osiągają wysokie wartości obciążeń dynamicznych. Aby uniknąć śladów poświadczających i innych uszkodzeń powierzchni wału, materiał wału liniowego powinien zawsze mieć wyższą twardość niż materiał elementów tocznych.
