Ce tip de piuliță rotundă este cel mai potrivit pentru ansamblurile de ax cu viteză ridicată?

Ce face ca îndreptarea pe axă să difere de strângerea obișnuită

O piuliță rotundă montată pe un ax nu îndeplinește aceeași funcție ca o piuliță montată pe o consolă sau pe o flanșă. Aceasta se află într-un ansamblu rotitor în care echilibrul, preîncărcarea și poziționarea axială sunt toate esențiale în același timp. Turațiile axelor în centrele moderne de prelucrare ating în mod obișnuit 12.000–24.000 rpm, iar în unele aplicații de rectificare și stomatologice depășesc cu mult această valoare. La astfel de turații, doar câțiva grami de dezechilibru se transformă în vibrații care apar pe suprafața piesei prelucrate. O piuliță rotundă care nu este rectificată concentric sau care are o secțiune de perete neuniformă va contracara preîncărcarea rulmenților, în loc să o sprijine. De aceea, procesul de selecție începe cu aplicația, nu cu pagina din catalog.

Argumentele în favoarea piulițelor rotunde cu crestătură și șurub de fixare

Cel mai frecvent tip de piuliță rotundă din ansamblurile axelor este piulița ranforsată cu șurub de fixare, uneori numită piuliță de blocare pentru rulmenți. Acestea prezintă o serie de crestături sau toronamente pe diametrul exterior, precum și unul sau mai multe șuruburi de fixare care pătrund în filetul arborelui pentru a bloca poziția. Sunt relativ ieftine, ușor de reglat și disponibile în pasuri fine de filet, potrivite pentru aplicații de blocare a rulmenților. Dezavantajul constă în faptul că șurubul de fixare creează un punct local de contact. La un ax de înaltă viteză, această sarcină concentrată poate distorsiona ușor filetul și poate introduce o mică dezechilibrare. Pentru viteze moderate și axe de uz general, aceasta este, de obicei, acceptabilă. Pentru rectificare de precizie sau frezare de înaltă viteză, devine o limitare care merită luată în considerare.

Unde piulițele de precizie iau avans

Piulițele de fixare de precizie, adesea denumite piulițe de fixare pentru rulmenți cu blocare axială, folosesc un principiu diferit. În loc ca o șurubelniță de fixare să pătrundă în arbore, o serie de șuruburi mai mici dispuse pe periferie comprimă o secțiune subțire de perete împotriva filetului arborelui. Astfel se creează o blocare prin frecare distribuită pe întreaga circumferință, nu doar într-un singur punct. Rezultatul este o echilibrare superioară, o distorsionare redusă a filetului și o pretensionare mai reproductibilă. Aceste piulițe sunt, de obicei, rectificate pe față și pe filet, iar toleranțele de excentricitate se măsoară în microni. Un specialist în recondiționarea axelor, care lucra la o rectificatoare plană, a explicat odată că trecerea de la o piuliță canelată la o piuliță de fixare de precizie a redus semnătura de vibrație suficient de mult încât clientul a observat o diferență în finisajul pieselor din crom dur. Acest tip de feedback are mai multă importanță decât o fișă tehnică.

Compararea opțiunilor obișnuite de piulițe rotunde

Tabelul de mai jos rezumă principalele compromisuri. Valorile reprezintă domenii tipice obținute din referințele pentru rulmenți și elemente de fixare și se pot modifica în funcție de dimensiune și clasă.

ISO 2982 acoperă piulițele de blocare și șasherile de blocare pentru rulmenți, constituind o referință utilă la specificarea dimensiunilor și a toleranțelor filetelor. Standardul nu indică tipul de ales, dar oferă un limbaj comun pentru discuții.

Echilibrare, excentricitate și lanțul de toleranțe

Aici își au originea, de fapt, multe probleme legate de axul principal. Piulița rotundă reprezintă un element din lanțul format din filetul arborelui, alezajul rulmentului, distanțierul și carcasă. Dacă filetul arborelui nu este concentric cu locașul rulmentului, nicio piuliță nu va remedia această situație. Dacă fața piuliței nu este perpendiculară pe filet, forța de pretensionare se va modifica în timpul rotirii piuliței. Un atelier de recondiționare din sudul țării a identificat, odată, cauză unei probleme persistente de vibrații („chatter”) la un ax principal de strung cu comandă numerică prin computer (CNC), într-o piuliță de blocare care avea o abatere de planitate a feței de 0,03 mm. Pe bancul de testare, piulița părea perfectă. Însă în timpul rotirii, ea era sursa problemei. Soluția a constat în utilizarea unei piulițe cu față rectificată, fabricată cu o toleranță mai strictă privind abaterea de planitate. Concluzia este că piulița trebuie specificată ca parte integrantă a lanțului de toleranțe, nu ca o măsură luată ulterior.

Potrivirea filetului, pretensionarea și motivul pentru care materialul contează

Filetul piulitei de blocare a axului este, de obicei, mai strâns decât cel al unei piulite cu destinație generală. O alegere frecventă este un ajustaj mediu sau fin, care împiedică piulița să se balanseze pe filet, dar permite totuși reglarea. Alegerea materialului joacă, de asemenea, un rol important. Oțelul carbon cu finisaj oxid negru sau fosfat este frecvent utilizat și funcționează bine în axuri lubrificate cu ulei. Oțelul inoxidabil este folosit acolo unde coroziunea sau spălarea cu apă reprezintă un factor determinant. Pentru axuri cu viteză foarte ridicată sau temperatură ridicată, unii constructori utilizează aliaje speciale sau tratamente de suprafață pentru a controla frecarea și uzura pe flancurile filetului. Scopul este obținerea unei frecări constante, astfel încât cuplul de pretensionare să se transforme într-o forță axială previzibilă. O frecare care variază în funcție de temperatură sau de durata de funcționare duce la deriva pretensionării, iar această derivă constituie una dintre cauzele mai puțin evidente ale defectării rulmenților.

Potrivirea piulitei la ax, nu invers

Nu există un singur tip ideal de piuliță rotundă. Răspunsul corect depinde de viteză, de cerința de precizie, de intervalul de întreținere și de modul în care axul este asamblat și reglat. O piuliță crestată cu șurub de fixare este perfect acceptabilă pentru un ax de viteză moderată, care este întreținut în mod regulat. O piuliță de blocare de precizie sau o piuliță de strângere își justifică costul pe un ax de înaltă viteză, unde echilibrul și preîncărcarea reproductibilă determină rezultatul. Pe echipamentele vechi, cu filete grosolane și viteze scăzute, poate fi suficientă o simplă manșetă filetată cu canelură. Eroarea constă în tratarea piuliței ca pe un produs obișnuit și în achiziționarea acesteia doar în funcție de preț. Piulița este un component de precizie într-un sistem rotativ și trebuie specificată ca atare.

Unde ajută producția integrată constructorii de axe

Constructorii și reparatorii de axe necesită adesea piulițe rotunde în dimensiuni și filete care nu se găsesc disponibile imediat la distribuitori. Bafang Metal efectuează forjarea, îndreptarea la rece, prelucrarea prin strunjire CNC și ștanțarea intern, având opt mașini de forjat, zece mașini de îndreptare la rece cu mai multe stații și peste o sută de strunguri CNC, sprijinite de cincizeci de centre de prelucrare și douăzeci de mașini combinate de strunjire și frezare. Această combinație face posibilă producerea de piulițe autoblocante cu fețe rectificate, ajustare controlată a filetului și tratamente specifice ale suprafeței, în același flux de producție. Pentru oricine asamblează sau repara axe de înaltă viteză, această capacitate integrată este ceea ce previne blocarea unui program de montaj din cauza unui singur component mic.