ボールねじサポートベアリング: 用途、選択基準、および実用的なガイダンス

長さ 1.2 m、40 mm ボールネジを 2,500 rpm で稼働させるガントリー ルーターのビルダーが、6 週間の 2 交代生産を終えて電話をかけてきました。 X 軸のバックラッシュは 0.008 mm から 0.035 mm まで徐々に増加し、スラスト端のベアリング ハウジングは機械フレームより約 8 ℃ 上で動作していました。何も壊れていませんでした。鋼鉄は 1 ℃あたり 1 メートルあたり約 0.0115 mm 膨張します。そのため、月曜の寒い朝と金曜の暖かい午後の間に、ネジは約 0.1 mm 成長していました。両端が軸方向に配置されたベアリングで固定されていたため、その成長はすべてどこかで吸収されなければなりませんでした。

この教訓は、ボールねじサポート ベアリングに関するほとんどの問い合わせで出てくるものと同じです。ベアリングは最初の決定ではなく、最後の決定です。ネジを軸方向にどのように配置するか、スラストペアに必要な予圧の量、および自由端をどのように浮かせるかを決定します。次に部品番号を選択します。

ネジの各端が実際に何をするのか

簡単に言うと、一方の端はネジを軸方向に固定して推力を伝え、もう一方の端はネジを半径方向に支持して移動させます。サポート ベアリング セットは、便宜上選択された 2 つの同一のベアリングではなく、異なる役割を持つ 2 つのコンポーネントであり、故障パターンも異なります。

新しい設計の健全性を簡単にチェックします。2 つのベアリング シート間の距離をミリメートル単位で測定し、1000 で割って、予想される温度上昇 (℃) を掛けて、11.5 を掛けます。結果は、フローティングエンドが吸収できなければならない軸方向の移動量をミクロン単位で表します。 5 度の上昇を伴う 2 m のスクリューでは、すでに約 115 ミクロンであり、これはいかなる予荷重も飲み込むことができるよりもはるかに大きくなります。

固定端ペアの選択

3 つの構成でほとんどの工作機械やオートメーション作業に対応できますが、選択は通常、速度、剛性、ハウジングの軸方向のスペースにどれだけ余裕があるかによって決まります。

• バックツーバック (DB) アンギュラーコンタクト ペア: 2 つの接触点間の荷重分散が最も広く、曲げモーメントに対する優れた耐性があり、スクリュー スラスト エンドの標準的な選択肢です。
• 対面 (DF) ペア: 多少のミスアライメントは許容されますが、荷重分散が狭いため、モーメント荷重下でより多く曲がります。
• タンデム (DT) ペア: 両方のベアリングが一方向の推力を共有し、推力が重くて一方向の場合にのみ使用され、2 番目のペアが他の場所でループを閉じます。

ボールねじサポートベアリングは、ラジアル容量よりも軸方向の剛性が優先されるため、一般に 60 度の接触角で作られています。ユニバーサルにマッチングされたペアは、定義済みのプリロードがすでに研削された状態で供給されるため、ペアはセットとして取り付けられ、異なるボックスの別のペアと決して混合しないでください。設計に 2 つの別々のリングではなく単一のコンパクトなユニットが必要な場合、複列アンギュラコンタクトベアリングが 1 つのハウジングシートで同じ位置決め作業を行い、ラジアル荷重とスラスト荷重の合計を受けます。私たちの

52および53シリーズ複列アンギュラ玉軸受 ラジアル位置決めとアキシャル位置決めを組み合わせたコンパクトな単一ハウジングの代替品で、工作機械、風力発電、ハブ、ポンプの用途にシーリングと潤滑のオプションを備えています。 製品を見る→

このページには、この役割で使用される 52 および 53 シリーズのサイズがリストされています。トレードオフは、プリロードが製造時に固定されているため、後で軸方向の剛性を調整できないことです。

プリロード: サポート ベアリングの問題のほとんどはここから始まります

プリロードは内部クリアランスを除去し、ネジの位置を再現可能にしますが、ウィンドウは狭いです。作業の開始点として、軽予圧はペアの動定格荷重の約 1 ～ 2%、中予圧は約 3% に設定されます。それを超えると、通常、剛性が上がるよりも走行温度が早く上昇します。実際のテストは簡単です。30 分間の慣らし運転の後、ハウジングの温度は上昇し続けずに安定し、ネジの端にあるダイヤルインジケータで測定した軸方向の遊びはゼロを示し、再現可能な位置に戻ります。

2つのミスが支配的です。まず、ロックナットを使用してペアに研削されるはずの予圧を追加します。これにより内輪が押しつぶされ、冷えたときに硬く、高温になると固着するベアリングが生成されます。 2 番目に、フローティング エンドのないスクリューに大きな予荷重を加えます。これにより、熱膨張が数百ニュートンのスラスト荷重に変わります。許容範囲とトルク値の背後にある理由については、「ノート」で詳しく説明されています。 52 および 53 シリーズ ベアリングの予圧の選択 、同じロジックが一致する角度接触ペアに適用されます。

フローティングエンドには本物のベアリングが必要です

フローティングエンドは結果論として扱われることが多く、そこから静かな失敗が生まれます。ネジのラジアル荷重にナットとキャリッジの重量を加えた荷重を負荷し、ネジをスラスト端と同心に保ち、シートを傷つけることなく軸方向にスライドする必要があります。シャフトに位置決め嵌め、ハウジングに滑り嵌めを備えた深溝玉軸受が通常の答えであり、外輪はおそらく各方向に 0.3 ～ 0.5 mm 自由に動き、ボア内で何も締め付けることはありません。

カタログ ページよりも 2 つの詳細が重要です。ハウジングのボアは、外輪が傾くのではなくスライドするように十分に丸く滑らかでなければなりません。また、軸受は予圧タイプであってはなりません。この端に軸方向の拘束があると全体の配置が損なわれるためです。標準

42および43シリーズの深溝玉軸受 予圧されていない位置決めシートの場合、このカテゴリには、標準サイズとウォームハウジング用のクリアランスオプションを備えた 42 および 43 シリーズの深溝玉軸受が含まれます。 製品を見る→

サイズはほとんどのサポートシートをカバーしており、ハウジングがシャフトよりも早く温まる場合には C3 クリアランスが賢明な選択となることがよくあります。

作業場が埃や濡れている場合

機械の筐体はクリーンルームではありません。鋳鉄の粉塵、冷却剤のミスト、洗浄水はすべてサポート ハウジングに侵入し、テストベンチで生き残ったオープン ベアリングが製造現場で 1 シーズン以内に故障する可能性があります。同じベアリング ファミリのシール型およびシールド型は、ハウジングのエンベロープを変更することなくこの問題のほとんどを解決します。また、シールドは破片を密閉するのではなく、そらせるだけであるため、冷却剤が存在する場合は ZZ シールドよりも 2RS 接触シールの方が良い選択となります。私たちの

32および33シリーズ複列アンギュラコンタクト軸受 ダーティサポートハウジング用のシールまたはシールドされた 2 列ユニットで、ラジアル荷重とアキシャル荷重容量、30 度の接触角、コンパクトな配置を組み合わせています。 製品を見る→

この範囲は、コンパクトな位置決めユニットが汚れた条件にも耐える必要がある場合に使用されます。 2RS または ZZ クロージャーを備えた 30 および 38 シリーズ 堅固なハウジングの場合、より狭い幅で同じ軸方向位置決め機能が得られます。

早期故障を防ぐ取付順序

メーカーに寄せられるサポートベアリングに関する苦情のほとんどは、製造上の問題ではなく、組み立て上の問題です。以下のシーケンスは、スラスト端でのマッチングペアとして推奨されるシーケンスです。

1. シャフトシート、ハウジングボア面、スペーサー面を清掃し、ダイヤルインジケーターで肩振れをチェックします。合計 0.002 ～ 0.005 mm が精密軸の適切な目標です。
2. 定盤上でスペーサの平行度を確認してください。平行度が 0.01 mm ずれているスペーサーが外輪を傾け、静かに数百ニュートンの不均一な予圧を加えます。
3. 一致するマークを供給されたとおりに正確に揃えて、マークされた順序でペアを取り付けます。 1 つのリングを反転すると、プリロードとロード ラインが変化します。
4. 締め付ける前にロックナットのネジ部に軽く油を塗って、乾いたネジ部の摩擦ではなく加えられたトルクがクランプ力に変わるようにし、2 〜 3 段階に分けて規定の値まで締め付けます。
5. 手で押したり引いたりしながら、ダイヤルインジケーターをネジの端に当てて軸方向の動きを測定し、適度な負荷でレバーを使って繰り返し、測定値が増加しないことを確認します。
6. ハウジングの温度を監視しながら、速度を上げて運転します。 30 ～ 60 分経過後の測定値が安定していれば合格基準ですが、継続的な上昇は合格基準ではありません。

ファーストカット前の確認ポイント

• 軸方向に一端のみが配置されています。両端が位置していることは、スラスト ベアリングの早期故障の最も一般的な原因です。
• プリロードは用途に応じて調整されます。高速性と長寿命には軽め、重切削と剛性には中程度で、「必要以上にきつく」ということはありません。
• 潤滑量は推測ではなく測定されます。小さなサポート ベアリングにグリースを過剰に塗布すると、グリースをまったく塗布しないのと同じくらいの速さで回転し、過熱します。
• カップリングの位置合わせは、ベアリングをクランプする前ではなく、クランプした後にチェックされます。

簡単な購入チェックリスト

サポートベアリングをご指定の場合は、内径と外径だけでなくお問い合わせも必要となります。以下を提供するバイヤーは、初めて利用可能な見積書を取得します。

パッケージにプリロードがマークされた適合するセットとしてペアを供給するよう依頼し、入荷、保管、組み立ての間、そのセットを一緒に保管してください。混合ペアは、代償を払って剛性を失う最も静かな方法です。

ボールねじのサポート ベアリングは機械の小さな部分であり、再現性の大部分を占めます。配置を正しくし、一方の端を配置し、もう一方の端を自由にし、スラストペアに耐えられるプリロードを与え、フローティングエンドを完全に自由な状態に保ちます。ベアリング自体が弱点となることはほとんどありません。彼らに関する決定は通常次のとおりです。