La geometria del capçal esfèric coincideix amb l'articulació i la subjecció
Els cargols de capçal de bola tenen una tija cilíndrica i un cap esfèric. La seva àrea de contacte d'articulació i fixació es defineix per la seva intersecció geomètrica. Tres criteris de rendiment es defineixen simultàniament pel radi de l'esfera, el radi del filet de transició i l'alçada del cap.
01
L'angle màxim entre l'eix del cargol i la normal de la superfície fixada s'anomena rang d'articulació. Augmentar el radi de l'esfera i disminuir l'alçada del cap augmenta el rang d'inclinació però disminueix la mida de la zona de contacte, reduint la capacitat de càrrega per unitat d'àrea. El disseny mitjà proporciona un ajust angular de 5 a 15 graus.
02
La zona de contacte circular és el contacte entre l'esfera i la superfície de contacte plana o esfèrica del sòcol. Segons la teoria de contacte hertziana, el radi de contacte és proporcional a l'arrel cúbica de la càrrega aplicada i el radi de l'esfera i duplica l'àrea de contacte i la massa i el pes del cap.
03
A la discontinuïtat geomètrica entre el cap esfèric i la tija cilíndrica, es concentren les tensions de tracció i flexió. Això crea estrès de filet de transició. Un radi de filet barrejat (normalment de 0,3 a 0,5 vegades el diàmetre de la tija) distribueix la càrrega i elimina les esquerdes de fatiga de les cantonades afilades sota esforços cíclics de subjecció.
KEY-CNC utilitza eines de formulari de precisió per suavitzar l'esfera-per-encaminar la transicióTornejat CNCcentres, mantenint un perfil de filet de ± 0,1 mm i un poliment superficial Ra < 0,4 µm. D'aquesta manera s'evita l'efecte d'osca d'una transició brusca, que és important per a situacions de subjecció en què el cargol s'aixeca i es deixa anar repetidament.
Interfície esfèrica Estrès hertzià
Un cap esfèric sobre una superfície plana forma un pegat circular sota càrrega. Aquest pegat té la pressió de contacte central més alta i disminueix radialment. Els mecanismes previsibles regeixen l'estrès i el desgast:
Una petita àrea de contacte i una pressió concentrada deixen una marca de clot o brunyit en materials d'acoblament més suaus com l'alumini o el llautó amb forces de subjecció baixes. Això funciona en subjecció de cicle baix-, però degrada les superfícies en articulació de cicle elevat-.
A les forces de subjecció prescrites, el pegat de contacte colpeja un diàmetre estable, distribuint la càrrega dins de la bola i la resistència a la compressió de la superfície d'acoblament. Els esferoides s'auto-alineen als angles de la superfície sense tensió de vora.
Els dissenys de boles-a-conformes amb superfícies esfèriques augmenten la capacitat de càrrega i redueixen la pressió de contacte amb la mateixa força. Per a un moviment lliure sense enquadernació, les superfícies d'acoblament dels sòcols necessiten un mecanitzat de radi coincident amb un espai de 0,02 a 0,05 mm.
La-caixa del CNC-s'endureix o a través-endureix el capçal esfèric a 45-55 HRC i mecanitza la superfície del sòcol amb la mateixa duresa per a una articulació de càrrega repetitiva. Les superfícies endurides, l'espai lliure controlat i l'acabat polit (Ra inferior o igual a 0,2 µm) minimitzen el desgast i el desgast de l'adhesiu de la bola-a-de l'endoll.
FabricacióPerfils esfèrics: mètodes i toleràncies
Els capçals esfèrics de precisió dels cargols roscats requereixen un control de geometria que el gir d'un sol-punt no pot proporcionar. CLAU-CNC utilitza tres processos complementaris segons el diàmetre de l'esfera, el grau de tolerància i el volum de producció:
- Perfilat CNC amb insercions indexables: els centres de tornejat CNC utilitzen insercions de radi específiques o eines d'un sol -punt en recorreguts d'eines contornejats per interpolar perfils esfèrics per a esferes de més de 8 mm de diàmetre. Aquest enfocament produeix esfericitat (desviació de la rodonesa) dins de ± 0,2 mm, ideal per a prototips iproducció de baix-volum.
- La submersió de l'eina de forma implica una única passada d'una-inserció de HSS o carbur de forma en una peça de treball de filatura per a esferes amb diàmetres estandarditzats. Això produeix una bona repetibilitat ipoliment superficialperò requereix una inserció única per mida d'esfera, per la qual cosa és eficaç per a volums mitjans a alts.
- Per aconseguir una alta precisió en els cargols de bola utilitzats en configuracions de metrologia, muntatges òptics i aparells mèdics, el perfil esfèric es finalitza mitjançant un rectificat cilíndric o sense centre després del tornejat. L'articulació suau a les interfícies de socket de precisió requereix mòlta per produir esfericitat dins de ± 0,05 mm i poliment de la superfície a Ra Menor o igual a 0,1 µm.
Els fils es tallen o s'enrotllen després del mecanitzat de l'esfera per evitar que les forces de rodament de la rosca distorsionin el perfil esfèric. KEY-CNC manté un diàmetre de pas de rosca de classe 6g (DIN 13) i valida l'esfericitat amb sondeig CMM o comparadors òptics en funció del grau de tolerància.
Selecció de materialper a desgast de contacte esfèric
El capçal esfèric experimenta patrons de desgast per contacte que no tenen els cargols de cap-pla. L'articulació repetida sota càrrega provoca una - micro-soldadura per fretting i un cisallament de les asperitats superficials a la zona de contacte - que progressivament endureix la superfície de l'esfera i augmenta la fricció. Selecció de material itractament superficialadreça directament a això:
|
Material |
Duresa (HRC) |
Contacteu amb Wear Behavior & Application |
|
17-4PH inoxidable |
38–44 |
Alta duresa amb resistència a la corrosió; precipitació-endurida per a un desgast de contacte sostingut. Equipaments per a sales netes, eines mèdiques, equipament-alimentari. |
|
440C inoxidable |
55–58 |
Màxima duresa entre els graus inoxidables; excel·lent resistència a l'abrasió en l'articulació de la bola-a-l'encaix. Subjecció de precisió, muntatges òptics, mecanismes de retenció. |
|
12L14 + Enduriment |
55–60 (superfície) |
Nucli de mecanitzat-gratuït per a un tornejat-eficient; caixa carburitzada per a la resistència al desgast. Perns d'eines de gran-volum, plantilla i maquinari de fixació. |
|
Ti-6Al-4V (grau 5) |
33–36 |
40% més lleuger que l'acer; mòdul baix redueix l'estrès de contacte; requereix nitruració per al seu desgast. |
KEY-CNC mecanitza components de capçals-esfèrics de les quatre famílies de materials i especifica el tractament tèrmic - passant per l'-enduriment, l'enduriment o la nitruració - segons el requisit de desgast del contacte. Cada lot porta la traçabilitat del material des de l'estoc en brut fins al component acabat i inspeccionat sota la gestió de qualitat ISO 9001:2015.
Etiquetes populars: cargols de bola per a compensació de desalineació angular, cargols de bola de la Xina per a compensació de desalineació angular fabricants, proveïdors, fàbrica
