Překládáme náš obchod do češtiny!
Protože však máme mnoho produktů a stránek, bude to nějakou dobu trvat. Mezitím bude náš katalog produktů k dispozici v angličtině. Děkujeme vám za trpělivost!
Lineární hřídele: Normy přesnosti pro lineární hřídele MISUMI
Lineární hřídele jsou podmnožinou lineárních vodítek a poskytují stabilitu a přesnost v systémech lineárního pohybu. Na lineární hřídele jsou kladeny různé požadavky na přesnost, aby bylo zajištěno, že pohyby budou prováděny s nízkým třením, přesně a spolehlivě. Tyto požadavky specifikují zaoblenost, přímost, kolmost a soustřednost lineární hřídele. MISUMI nabízí lineární hřídele ve standardní a přesné verzi. V tomto článku se dozvíte o různých vlastnostech, kdy použít kterou variantu a o tom, o čem jsou požadavky na přesnost.
Klíčové parametry přesnosti pro lineární hřídele
Typickými parametry přesnosti lineárních hřídelí jsou přímost, zaoblenost, kolmost a soustřednost. Ovlivňují přesnost, stabilitu a životnost nainstalovaných lineárních hřídelí a celého systému, ve kterém jsou lineární hřídele nainstalovány. I malé odchylky mohou vést ke zvýšenému opotřebení, vibracím nebo chybám v polohování. V tomto kontextu jsou rozměrové tolerance a výběr přizpůsobení důležitými aspekty pro výrobu a používání lineárních hřídelí. Tolerance tvaru popisuje přípustnou odchylku geometrického tvaru hřídele od ideálního jmenovitého rozměru, zatímco tolerance polohy popisuje přípustnou odchylku od ideální polohy nebo zarovnání hřídele.
- (D) Průměr
- (K) Rovnost
- (M) Zaoblenost
- (L) Pracovní délka
- (Y) Výsledná celková délka
- (F) Stupňovitý, levý
- (P) Průměr – závitový nebo stupňovitý, levý
- (S) Délka – závitový nebo stupňovitý, pravý
- (T) Stupňovitý, pravý
- (B) Délka – závitový nebo stupňovitý, levý
- (Q) Průměr – závitový nebo stupňovitý, pravý
Dodržování přesných standardů je také klíčovým kritériem pro výběr trhů zadávání veřejných zakázek. Výrobní závod v Portugalsku umožňuje společnosti MISUMI vyrábět přesné díly v rámci EU. Díky tomu je společnost MISUMI schopna poskytovat rychlé dodání, využívat relativně krátkých doručovacích tras a materiálů v souladu s evropskými normami.
Následující část podrobně popisuje některé klíčové parametry:
Zaoblenost lineárních hřídelí
Zaoblenost popisuje, jak přesně průřez hřídele odpovídá matematicky dokonalému kruhu. Vysoká zaoblenost zajišťuje rovnoměrné zatížení ložiska a vysoký výkon. Odchylky pouhých několika milimetrů mohou vést k předpětí, což způsobí rychlejší opotřebení lineární hřídele a ložiska. Aplikace s vysokou přesností proto vyžadují těsné tolerance zaoblenosti.
Mimochodem, vyosení a zaoblenost nejsou to samé. Vyosení popisuje, jak se hřídel otáčí kolem osy otáčení, měřeno v pevném bodě hřídele. To je určeno tzv. tolerancemi vyosení, které popisují odchylku od ideální osy.
- (1) Hřídel
- (2) Ideální, kulatý průměr hřídele
- (3) Odchylka od skutečného průměru
Následující tabulka ukazuje zaoblenost M jako funkci D a toleranci ISO:
| Tolerance ISO | ||
|---|---|---|
| Příklad průměru D | g6, h6 – tvrzená hřídel | f8 – Hřídel netvrzená |
| Zaoblenost M | Zaoblenost M | |
| 10 | 0.004 | 0.011 |
| 16 | 0.005 | 0.014 |
| 30 | 0.006 | 0.017 |
| 50 | 0.007 | 0.020 |
Odchylky vnějšího průměru
Přesný vnější průměr v rámci mezních hodnot pole s malou tolerancí je obzvláště důležitý, pokud je vyžadována vysoká přesnost navádění a hladkost. Tvoří také základ, pokud je nutné přesné vyrovnání bez vůle nebo pokud jsou požadovány konkrétní typy usazení, jako je například interferenční usazení.
Zatímco přípustná odchylka přesné verze je 0,02 mm, standardní verze specifikuje toleranci odchylky 0,1 mm.
Rovnost lineární hřídele
Rovnost popisuje přesnost zarovnání hřídele po celé jeho délce. Nemělo by se odchýlit od ideální linie. Čím přesnější je přímka, tím přesnější jsou i pohyby naváděných součástí. K měření přímosti lze použít 3D souřadnicový měřicí stroj a sondu.
Následující tabulka ukazuje standardy přesnosti MISUMI pro lineární přímost hřídele jako funkci D a L:
| g6, h6 – Hřídel tvrzená |
f8 – Hřídel netvrzená |
|||
|---|---|---|---|---|
| L | D | Rovnost K | L | Rovnost K |
| * | 3 a 4 | ≤ (L/100)x0.05 | ≤ 100 | ≤ 0.025 |
| * | 5 | ≤ (L/100)x0.03 | ||
| ≤ 100 | 6 až 50 | ≤ 0.01 | > 100 | ≤ (L/100)x0.025 |
| > 100 | ≤ (L/100)x0.01 | |||
Soustřednost lineárních hřídelí
Soustřednost hřídele je chápána tak, jak přesně jsou otočné osy například vnějšího průměru hřídele a odsazení ložiskového čepu na přední straně vzájemně zarovnány. Čím vyšší je soustřednost, tím jednotnější je rotační chování. Vyosení a soustřednost jsou proto přímo příbuzné. U nerotujících lineárních hřídelí je pro přesnost vyrovnání nejdůležitější soustřednost.
Kolmost lineární hřídele
Kolmost zajišťuje, že lineární hřídel je v přesném úhlu 90° vůči jiným součástem systému. Při absenci kolmosti se mohou vyskytnout namáhání a boční smykové síly. Ty ovlivňují navádění, tření a pohyb.
Odchylky délky
Následující tabulka uvádí tolerance odchylky rozměru L nebo Y jako funkce délky obrobku.
| Rozměry L/(Y) | g6, h6 – tvrzená hřídel | f8 – Hřídel netvrzená | |
|---|---|---|---|
| více | nebo nižší | Tolerance | |
| > 3 | ≤ 6 | ±0.1 | |
| > 6 | ≤ 30 | ±0.2 | |
| > 30 | ≤ 120 | ±0.3 | |
| > 120 | ≤ 400 | ±0.5 | |
| > 400 | ≤ 1000 | ±0.8 | |
| > 1000 | ≤ 1500 | ±1.2 | |
Odchylky tloušťky stěny
Tloušťka stěny dutých hřídelí ovlivňuje celkovou stabilitu a pevnost ohybu lineární hřídele. V tomto případě se zaměřujeme na úsporu materiálu a/nebo hmotnosti. Současně tloušťka stěny ovlivňuje deformaci hřídele posunutím těžiště. Hřídel je deformována v různých stupních (viz také Soustřednost) v závislosti na orientaci radiální síly působící na hřídel. U vnitřních závitových spojů ovlivňuje tloušťka stěny také přesnost zarovnání.
V následující tabulce je uveden přehled přípustných odchylek tloušťky stěny hřídele u hřídelí vyrobených z ekvivalentního materiálu EN 1.3505 a EN 1.4125.
| D | EN 1.3505 Equiv. Hodnota odchylky tloušťky stěny |
EN 1.4125 Equiv. Hodnota odchylky tloušťky stěny |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Správná volba: Rozdíly mezi standardními a přesnými návrhy
Společnost MISUMI vyrábí lineární hřídele ve standardní a přesné verzi. Obě varianty se liší, např. kulatostí a rovností, třídou tolerance hřídele, povrchovou úpravou, materiálem, tvrdostí materiálu a jejich aplikací.
Další informace o tomto tématu naleznete v našich blozích o testech tvrdosti (relevantních pro výběr materiálu) a základech drsnosti povrchu (relevantních pro přesnost a životnost lineárních hřídelí).
Níže jsou uvedeny některé materiály používané k výrobě hřídelí:
Materiál: Přesný materiál CF53 (DIN/EN)
Materiál CF53 neboli evropský materiál číslo 1.1213 je nelegovaná tvrzená ocel. Jeho chemické složení se skládá z uhlíku, silikonu, manganu, fosforu a síry. CF53 je vhodný pro indukci a vytvrzování plamenem, a proto jej lze použít v aplikacích s vysokým mechanickým zatížením. Běžně se používá v automobilovém průmyslu, např. v nápravových součástech nebo vodicích sloupcích. S průměrným obsahem uhlíku přibližně 0,5 % lze CF53 přesně obrábět soustružením, frézováním a broušením. Vysokorozměrné stability lze dosáhnout díky indukčnímu vytvrzování. Proto je snadno přizpůsoben pro výrobu přesných hřídelí.
Materiál: Přesný materiál C45 (JIS)
Materiál C45 (JIS) odpovídá evropskému materiálu číslo 1.0503 s krátkým názvem S45C podle DIN/EN. Jedná se o nelegovanou tvrzenou nebo konstrukční ocel s velmi rovnoměrnou strukturou zrn a vysokým obsahem uhlíku. Má vysokou pevnost, poddajnost a odolnost proti opotřebení, což z něj činí oblíbenou ocel pro strojírenství. C45 lze vytvrdit pouze v mezích. Plné vytvrzení není možné, ale lze dosáhnout vysoké tvrdosti hran.
Materiál: Přesný materiál SUJ2 (JIS)
Materiál SUJ2 (JIS) odpovídá evropskému materiálu číslo 1.3505 s krátkým názvem 100 Cr6 podle DIN/EN a je to ocel valivých ložisek. Používá se k výrobě valivých ložisek, ale používá se také ve strojírenství pro komponenty podléhající opotřebení.
Materiál: Přesný materiál SUS304 (JIS)
Materiál SUS304 (JIS) odpovídá evropskému materiálu číslo 1.4301 s krátkým názvem X5CrNi18-10 podle DIN/EN. Je to austenitická nerezová ocel s obsahem 18 % chromu a 8 % niklu. SUS304 je jednou z nejpoužívanějších tříd nerezové oceli. Jeho mechanické vlastnosti a dobrá odolnost proti teplu z něj činí upřednostňovanou volbu pro aplikace vyžadující pevnost a odolnost proti korozi. Zatímco SUS 304 je známý svou vynikající odolností proti korozi, může korodovat, například v teplých chloridových prostředích.
Materiál: Přesný materiál SUS440C (JIS)
Materiál SUS440C (JIS) splňuje evropské číslo materiálu 1.4125 s krátkým názvem X105CrMo17 podle DIN/EN. Jedná se o vysokouhlíkovou martenzitovou nerezovou ocel. SUS440C dosahuje velmi vysoké pevnosti, tvrdosti a vynikající odolnosti proti opotřebení po tepelné úpravě. Kromě mechanických vlastností je charakterizován dobrou odolností proti korozi v mírně vlhkých, kyselých nebo alkalických průmyslových prostředích.
Různé tolerance ISO
Existují různé třídy tolerance ISO pro přesnost lineární hřídele, které definují rozměrovou přesnost a výrobní tolerance. Definují přípustné odchylky od jmenovitého rozměru pro průměr hřídele a ovlivňují přesnost usazení s ložisky (např. kluzná ložiska) a vodítky. Tolerance hřídele udává, jak přesně průměr hřídele odpovídá jmenovitému nebo ideálnímu rozměru. Přesné konstrukce mají často přísnější tolerance, zatímco standardní konstrukce se používají v aplikacích, které umožňují širší tolerance.
Co znamenají třídy tolerance ISO pro hřídele podrobně?
Existuje rozdíl mezi jemnými a hrubými tolerancemi. Jemná tolerance znamená, že hřídel je vyráběna s velmi malými rozměrovými tolerancemi a existuje malý prostor pro odchylku. Hřídele s jemnou tolerancí mají vysokou přesnost, např. třída tolerance h5. Hrubé tolerance umožňují větší odchylky od nominální velikosti. Dříky tohoto typu, např. s tolerancí f8, mají nižší přesnost, ale jsou obvykle nákladově efektivnější. Běžně používaná třída tolerance je pole tolerance h7, které definuje úzkou rozměrovou odchylku pro usazení.
Tolerance hřídele vždy interagují s tolerancemi ložiska nebo vodítka, např. tolerance průměru kluzných ložisek. Kombinace různých polí tolerance má za následek různé shody (např. volné uložení, těsné usazení nebo přechodové usazení). Například kombinace F8/h7 popisuje těsné usazení pro přesné stroje s přesnými požadavky na polohování. Zatímco velké písmeno definuje pole tolerance otvoru, malé písmeno definuje pole tolerance hřídele.
Další informace o tolerancích tvaru a polohy naleznete v našem článku o tolerancích tvaru a polohy podle normy ISO 1101 a japonské normy JIS B 0001.
Různé verze podle typu ložiska
Kluzná ložiska a valivá ložiska mají různé požadavky na přesnost hřídele. Kluzná ložiska mají dva povrchy, které se pohybují proti sobě, což má za následek klouzavý pohyb. Plná ložiska mají velkou kontaktní plochu a mohou také pojmout hřídele vyrobené z netvrzeného materiálu v důsledku související komprese dolního povrchu. Umístění kluzného ložiska na hřídeli je však často méně přesné ve srovnání s valivými ložisky. Plná ložiska se snadno vyrábějí a jsou cenově výhodná. Obvykle jsou vhodná pro aplikace, u kterých má přesnost zarovnání hřídele sekundární význam a které způsobují vibrace nebo rázové zatížení.
Válečková ložiska by se měla používat vždy, když jsou stanoveny požadavky na vysokou přesnost. Válcové ložisko snižuje třecí odpor s valivými tělesy mezi vnitřním a vnějším kroužkem. Válcová ložiska jsou obzvláště hladká díky výslednému valivému tření. Přesnou ocel lze použít k výrobě obzvláště přesných požadavků. V důsledku toho mají kuličky pro válcovací prvky vysokou tvrdost s kontaktem s pevným bodem a dosahují vysoké dynamické jmenovité hodnoty zatížení. Aby se zabránilo zářezům a jinému poškození povrchu hřídele, měl by mít materiál lineární hřídele vždy vyšší tvrdost než materiál valivých prvků.
Podobné články
