As máquinas CNC empregam rolamentos para minimizar o atrito entre as diferentes peças e aumentar a eficiência. Como os rolamentos podem acomodar cargas radiais e axiais, eles diminuem o desgaste, a vibração e os problemas de funcionalidade. A escolha do rolamento em função da carga, velocidade e condições de operação é um dos fatores mais importantes para melhorar o desempenho e a vida útil de uma máquina. Em outras palavras, os rolamentos auxiliam na rotação suave das peças de uma máquina CNC.
Os rolamentos suportam cargas enquanto minimizam o atrito, garantindo uma operação suave e contínua. Eles desempenham um papel fundamental na redução da perda de energia e no aumento da confiabilidade e precisão dos Máquinas CNC. Em última análise, os rolamentos contribuem para a alta confiabilidade do equipamento, reduzindo ruídos e vibrações.
Redução do atrito e do desgaste: Os rolamentos minimizam o atrito e o estresse nas peças e, assim, aumentam a vida útil das peças e a produtividade.
Movimento Suave: Facilitam o movimento eficiente das peças dentro da máquina CNC.
Suporte de carga: Os rolamentos suportam cargas que normalmente são muito grandes e contêm choques e cabe a eles a tarefa de manter a estabilidade do sistema.
Redução de ruído e vibração: Os rolamentos minimizam o ruído e as vibrações em máquinas CNC, permitindo uma operação mais silenciosa.
Os tipos mais comuns de rolamentos de esferas incluem;
Os fusos CNC incorporam rolamentos de esferas porque podem suportar cargas radiais e axiais com pouco ou nenhum problema. Esses rolamentos podem atingir e até ultrapassar 20.000 RPM, tornando-os ideais para operações como fresamento e furação. Devido ao seu baixo atrito e alta precisão, eles são adequados para proporcionar acabamentos superficiais lisos e manter tolerâncias restritas na peça de trabalho.
Os rolamentos autocompensadores de esferas são essenciais em máquinas CNC devido à sua precisão. A pista do anel externo é esférica, permitindo lidar com o desalinhamento entre o eixo e a caixa, tornando-os adequados para cargas radiais. Este recurso permite que os fusos CNC mantenham a precisão mesmo durante um leve desalinhamento na operação.
Os rolamentos de esferas de contato angular são cruciais nas máquinas CNC que enfrentam cargas combinadas de forças axiais e radiais. Seu ângulo de contato permite a transferência de forças entre as pistas para tarefas de alta precisão. Esses rolamentos são usados em fusos CNC e outras peças de alto desempenho onde são necessários gerenciamento exato de carga e estabilidade.
As máquinas CNC empregam rolamentos rígidos de esferas porque são versáteis e podem suportar altas cargas radiais e axiais. Eles são projetados para funcionar em altas velocidades com atrito mínimo. Esses rolamentos são essenciais para o desempenho de motores e fusos CNC. Além disso, possuem características de baixo torque que os fazem operar suavemente e ter longa vida útil em diversas operações CNC.
Os rolamentos de rolos são utilizados nas guias lineares e pórticos das máquinas CNC que são incorporadas ao equipamento. A principal função destes rolamentos é oferecer um movimento constante ao longo dos eixos da máquina e suportar cargas pesadas. Os rolamentos de rolos são particularmente importantes em aplicações de alta carga, onde a precisão em grandes distâncias é importante na usinagem. Esses rolamentos podem suportar cargas de até 10.000 libras. de carga e são adequados para uso em aplicações onde o material a ser cortado é muito duro ou onde são utilizados grandes pedaços de material.
O rolamento de rolos cônicos é usado onde cargas radiais e axiais pesadas devem ser suportadas. Esses rolamentos são comumente usados em fusos CNC para aplicações que envolvem alto torque. Eles podem levantar cargas de mais de 20.000 libras e trabalhar a uma velocidade de 7.000 RPM. Isso os torna ideais para uso em áreas que envolverão muito fresamento e torneamento, pois a estabilidade e a capacidade de carga são críticas.
Os rolamentos de rolos cilíndricos são muito adequados para cargas radiais pesadas, uma vez que a carga ocorre ao longo da linha através dos rolos e dos anéis do rolamento. Eles também podem suportar força axial moderada e, portanto, são adequados para máquinas CNC envolvidas em operações pesadas. Os rolamentos podem ser rolamentos de rolos de uma carreira ou de múltiplas carreiras e cada tipo aumenta a capacidade de carga do rolamento. Uma grande área de contato dos rolos com a pista externa aumenta a capacidade do rolamento de suportar cargas, mas leva a um alto atrito.
Os rolamentos de rolos de agulhas são uma subcategoria dos rolamentos de rolos cilíndricos e são definidos pelos rolos pequenos e finos com diâmetro máximo de 6 mm. Os rolamentos de rolos de agulhas são geralmente rolamentos finos aplicados onde o espaço é muito limitado e são encontradas altas cargas radiais. Devido ao seu design, podem funcionar em altas velocidades e são ideais para aplicações CNC com cargas e velocidades variadas. No entanto, devido ao pequeno tamanho dos rolos, espera-se que ocorra carga nas bordas e o atrito seja relativamente alto em comparação com outros rolamentos.
Os rolamentos de rolos transversais são rolos cilíndricos e são dispostos de tal forma que todos os outros rolos são dispostos na direção oposta um do outro. Este projeto também aumenta a rigidez e a precisão do rolamento no manuseio de cargas axiais e radiais. Esses recursos os tornam ideais para uso em aplicações que exigem operações delicadas. Embora esses rolamentos proporcionem um desempenho razoavelmente bom em condições de carga elevada, eles são relativamente difíceis de instalar e podem ficar desalinhados.
Os rolamentos autocompensadores são unidades de uso geral usadas em máquinas CNC para lidar com movimentos angulares e cargas multiaxiais. Eles são particularmente úteis em máquinas CNC multieixos, onde podem alterar a direção do movimento e ao mesmo tempo serem suaves. Esses rolamentos podem suportar até 30.000 libras, o que faz com que a máquina funcione perfeitamente durante todo o tempo em que estiver trabalhando em uma determinada tarefa.
Os rolamentos de agulha são pequenos, mas muito resistentes e são usados em locais onde o espaço é uma grande preocupação. Embora sejam compactos, são capazes de operar em velocidades muito altas de até 10.000 RPM e também podem suportar cargas radiais de até 2.000 libras. As máquinas CNC usam rolamentos de agulha nas partes móveis das máquinas, como o trocador de ferramentas e o mecanismo de alimentação, devido à alta velocidade e ao movimento preciso das máquinas.
Os mancais lisos são bastante úteis porque fornecem superfícies deslizantes de baixo atrito em máquinas CNC sem muita complexidade. É aplicado principalmente em guias lineares e dispositivos deslizantes e pode suportar cargas estáticas de mais de 50.000 libras. Os rolamentos lisos são muito fortes e autolubrificantes, portanto, são adequados para uso em condições extremas por longos períodos.
Os rolamentos axiais são essenciais no manuseio de cargas axiais em máquinas CNC e especialmente em aplicações de alta pressão, como furação profunda. Esses rolamentos mantêm a posição dos componentes sob alta pressão e podem suportar cargas axiais de até 30.000 libras. Portanto, os rolamentos axiais contribuem para a redução do atrito e posicionamento preciso das máquinas CNC; essas máquinas funcionam de maneira ideal mesmo em ambientes desafiadores.
Os rolamentos magnéticos são relativamente recentes na usinagem CNC e não têm contato com os eixos ou outras peças que giram; em vez disso, eles usam eletroímãs para suspender essas peças. Isso permite que os fusos CNC atinjam altas velocidades e ao mesmo tempo sejam muito precisos, o que é muito importante no trabalho de precisão. Eles são mais adequados para uso em situações onde é necessária rotação em alta velocidade e a taxa de desgaste é baixa para que a precisão da engrenagem possa ser mantida. Os rolamentos magnéticos podem girar a mais de cinquenta mil RPM e com muito pouco atrito.
Os rolamentos cerâmicos usando material de nitreto de silício são ideais para torneamento CNC em alta velocidade e alta temperatura. Eles são muito resistentes ao desgaste e anticorrosivos, proporcionando um serviço longo e eficiente aos fusos CNC. Seu baixo coeficiente de expansão térmica permite a usinagem precisa das peças mesmo em caso de altas temperaturas. Os rolamentos cerâmicos são de alta velocidade e temperatura de até 1.800°F e autolubrificados.
Use fluido pressurizado para reduzir o contato entre as superfícies, aumentando a precisão em aplicações CNC de alta carga. São úteis nos casos em que as máquinas CNC necessitam de posicionamento preciso, principalmente em aplicações que requerem cargas elevadas. Esses rolamentos oferecem sustentação e precisão às peças usinadas, melhorando assim seu padrão. Os rolamentos hidrostáticos podem suportar cargas de até 1.000 toneladas com variações de um micrômetro.
1. Manuseio de carga
Cargas radiais e axiais: As máquinas CNC experimentam força radial, que são forças em uma direção perpendicular ao eixo, e força axial, que são forças na direção do eixo. Os fusos CNC são uma das aplicações onde os rolamentos rígidos de esferas podem ser usados para lidar principalmente com cargas radiais. Por exemplo, se o sistema estiver sujeito a cargas axiais, como em alguns projetos de fuso, então os rolamentos axiais ou axiais são preferidos.
Tamanho da carga: Para cargas mais leves, são utilizados rolamentos de esferas porque são precisos e o funcionamento é suave. Por outro lado, para aplicações CNC de alta carga, como grandes fresadoras ou tornos, os rolamentos de rolos são mais adequados para lidar com grandes cargas.
Cargas mistas: Se as cargas forem moderadas, rolamentos rígidos de esferas ou rolamentos de contato angular podem ser usados em máquinas CNC que estão sujeitas a cargas radiais e axiais. Quando as cargas são altas, a resistência e a confiabilidade necessárias da aplicação são alcançadas com rolamentos de rolos cônicos.
Cargas Pesadas e Baixas Velocidades: Os mancais de deslizamento são adequados para aplicações onde as máquinas CNC são utilizadas em altas cargas, mas em baixas velocidades, pois os mancais de deslizamento não possuem restrições de altas velocidades.
2. Velocidade de rotação
Aplicações de alta velocidade: Máquinas com altas velocidades, como aquelas com fusos de precisão, precisam de rolamentos rígidos de esferas, rolamentos de contato angular ou rolamentos de rolos cilíndricos. Esses rolamentos podem oferecer altas velocidades de rotação e ao mesmo tempo ser muito precisos.
Aplicações de baixa velocidade: Para máquinas CNC de baixa velocidade é adequado utilizar rolamentos de rolos cônicos, pois eles podem suportar muita carga em baixa velocidade.
Limitações de velocidade dos rolamentos axiais: Os rolamentos axiais de esferas não são adequados para operações CNC de alta velocidade devido à sua faixa de velocidade limitada. Eles são mais adequados para corte de baixa velocidade em máquinas CNC do que para corte de alta velocidade.
Relação Tamanho e Velocidade: Em geral, observa-se que os rolamentos menores utilizados nas máquinas CNC possuem capacidade de operar em velocidades maiores. Os rolamentos a serem utilizados devem ser selecionados para funcionar nas velocidades exigidas sem ultrapassar as velocidades limite.
3. Requisitos de precisão
Necessidades de alta precisão: Por exemplo, a usinagem fina, que está entre as máquinas CNC que precisam de alta precisão, pode precisar de rolamentos de alta qualidade. Para garantir a rotação precisa do fuso e rolamentos rígidos de esferas com baixo batimento, rolamentos de esferas de contato angular e rolamentos de rolos cilíndricos são ideais.
Máquinas Padrão: Na maioria das máquinas CNC que possuem requisitos de tolerância normais, rolamentos normais de ISO P0 (Grau 0) são suficientes e precisos o suficiente para a maioria das aplicações.
4. Considerações sobre rigidez
Rigidez do rolamento: Em máquinas CNC, especialmente aquelas com fusos de alta velocidade, a rigidez é muito crítica. Os rolamentos de rolos cilíndricos e cônicos são preferidos em aplicações de alta carga por sua rigidez e resistência à distorção.
Pré-carga para estabilidade: Para aumentar a rigidez e minimizar a vibração dos fusos CNC, os rolamentos, como rolamentos de esferas de contato angular e rolamentos de rolos cônicos, podem ser pré-carregados. Este processo implica a utilização de uma força axial durante a instalação para garantir que o suporte esteja bem fixado.
5. Fatores Adicionais
Restrições de espaço: Quando o espaço radial é limitado em máquinas CNC, podem ser usados rolamentos de rolos de agulhas ou conjuntos de gaiolas e rolos de agulhas. Isso os torna adequados para suportar cargas elevadas em áreas pequenas devido ao seu pequeno tamanho.
Controle de ruído e vibração: Se o controle de ruído e vibração for importante para sua máquina CNC, você deve usar rolamentos rígidos de esferas de baixo ruído. Eles ajudam a tornar as operações menos barulhentas e mais fluentes.
Necessidades de alta velocidade e precisão: Em aplicações CNC onde velocidade e precisão são importantes como no caso dos centros de usinagem, é aconselhável optar por rolamentos com classes de precisão superiores.
Ao selecionar um rolamento para usinagem CNC, é essencial alinhar suas características com suas necessidades específicas. Os principais fatores a serem considerados incluem o tipo de carga que a máquina CNC suportará, a velocidade operacional e o grau de precisão necessário. Avaliando cuidadosamente esses fatores e comparando diferentes tipos de rolamentos, você pode garantir operações de máquina suaves, eficientes e precisas. CNCYangsen oferece soluções especializadas em rolamentos e fixadores para suas necessidades de usinagem CNC. Contate-nos hoje para receber um orçamento instantâneo e garantir o desempenho ideal do seu equipamento!
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