Las máquinas CNC emplean rodamientos para minimizar la fricción entre diferentes piezas y mejorar la eficiencia. Dado que los rodamientos pueden soportar cargas radiales y axiales, disminuyen el desgaste, la vibración y los problemas de funcionalidad. La elección del rodamiento en función de la carga, la velocidad y las condiciones de funcionamiento es uno de los factores más importantes para mejorar el rendimiento y la vida útil de una máquina. En otras palabras, los rodamientos ayudan a que las piezas de una máquina CNC giren suavemente.
Los rodamientos soportan cargas al tiempo que minimizan la fricción, lo que garantiza un funcionamiento suave y continuo. Desempeñan un papel clave en la reducción de la pérdida de energía y la mejora de la confiabilidad y precisión de maquinas cnc. En definitiva, los rodamientos contribuyen a la alta fiabilidad de los equipos al reducir el ruido y las vibraciones.
Reducción de la fricción y el desgaste: los rodamientos minimizan la fricción y la tensión en las piezas y, por lo tanto, aumentan la vida útil de las piezas y la productividad.
Smooth Motion: Facilitan el movimiento eficiente de piezas dentro de la máquina CNC.
Soporte de carga: Los rodamientos soportan cargas que normalmente son muy masivas y contienen impactos y la tarea de mantener la estabilidad del sistema recae sobre ellos.
Reducción de ruido y vibraciones: los rodamientos minimizan el ruido y las vibraciones en las máquinas CNC, lo que permite un funcionamiento más silencioso.
Los tipos más comunes de rodamientos de bolas incluyen;
Los husillos CNC incorporan rodamientos de bolas porque pueden manejar cargas radiales y cargas axiales con poco o ningún problema. Estos rodamientos pueden alcanzar e incluso superar las 20.000 RPM, lo que los hace ideales para operaciones como fresado y taladrado. Debido a su baja fricción y alta precisión, son adecuados para dar acabados superficiales suaves y mantener tolerancias estrictas en la pieza de trabajo.
Los rodamientos de bolas a rótula son muy esenciales en las máquinas CNC debido a su precisión. La pista de rodadura de su anillo exterior es esférica, lo que les permite manejar la desalineación entre el eje y la carcasa, lo que los hace adecuados para cargas radiales. Esta característica permite que los husillos CNC mantengan la precisión incluso durante una ligera desalineación en la operación.
Los rodamientos de bolas de contacto angular son cruciales en las máquinas CNC que enfrentan cargas combinadas de fuerzas axiales y radiales. Su ángulo de contacto permite la transferencia de fuerzas entre las pistas de rodadura para tareas de alta precisión. Estos rodamientos se utilizan en husillos CNC y otras piezas de alto rendimiento donde se necesita estabilidad y gestión de carga exacta.
Las máquinas CNC emplean rodamientos rígidos de bolas porque son versátiles y pueden soportar cargas radiales y axiales elevadas. Están diseñados para funcionar a altas velocidades con una fricción mínima; estos rodamientos son fundamentales para el rendimiento de los motores y husillos CNC. Además, tienen características de bajo torque que los hacen operar sin problemas y tener un servicio prolongado en diferentes operaciones CNC.
Los rodamientos de rodillos se utilizan en las guías lineales y pórticos de las máquinas CNC que se incorporan al equipo. La función principal de estos rodamientos es ofrecer un movimiento constante a lo largo de los ejes de la máquina y soportar cargas pesadas. Los rodamientos de rodillos son particularmente importantes en aplicaciones de alta carga donde la precisión en grandes distancias es importante en el mecanizado. Estos rodamientos pueden soportar cargas de hasta 10,000 lbs. de carga y son adecuados para su uso en aplicaciones donde el material a cortar es muy duro o donde se utilizan grandes piezas de material.
El rodamiento de rodillos cónicos se utiliza cuando se deben soportar cargas radiales y axiales pesadas. Estos rodamientos se utilizan comúnmente en los husillos CNC para aplicaciones que implican un par elevado. Pueden levantar cargas de más de 20.000 libras y pueden trabajar a una velocidad de 7.000 RPM. Esto los hace ideales para su uso en áreas que implicarán mucho fresado y torneado porque la estabilidad y la capacidad de carga son fundamentales.
Los rodamientos de rodillos cilíndricos son muy adecuados para cargas radiales pesadas, ya que la carga se realiza a lo largo de la línea a través de los rodillos y los anillos del rodamiento. También pueden soportar una fuerza axial moderada y, por lo tanto, son adecuados para máquinas CNC que realizan operaciones pesadas. Los rodamientos pueden ser rodamientos de rodillos de una o varias hileras y cada tipo aumenta la capacidad de carga del rodamiento. Una gran área de contacto de los rodillos con la pista exterior mejora la capacidad del rodamiento para transportar cargas, pero genera una alta fricción.
Los rodamientos de agujas son una subcategoría de rodamientos de rodillos cilíndricos y están definidos por rodillos pequeños y delgados con un diámetro máximo de 6 mm. Los rodamientos de agujas son generalmente rodamientos delgados que se aplican donde el espacio es muy limitado y se encuentran cargas radiales elevadas. Debido a su diseño, pueden funcionar a altas velocidades y son ideales para aplicaciones CNC con diferentes cargas y velocidades. Sin embargo, debido al pequeño tamaño de los rodillos, se espera que se produzcan cargas en los bordes y la fricción es relativamente alta en comparación con otros rodamientos.
Los rodamientos de rodillos transversales son rodillos cilíndricos y están dispuestos de tal manera que uno de cada dos rodillos está dispuesto en dirección opuesta a los demás. Este diseño también aumenta la rigidez y precisión del rodamiento en el manejo de cargas axiales y radiales. Estas características los hacen óptimos para su uso en aplicaciones que requieren operaciones delicadas. Aunque estos rodamientos ofrecen un rendimiento bastante bueno en condiciones de carga elevada, son relativamente difíciles de instalar y pueden desalinearse.
Los rodamientos esféricos son unidades de uso general que se utilizan en máquinas CNC para manejar movimientos angulares y cargas multiaxiales. Son particularmente útiles en máquinas CNC multieje donde pueden alterar la dirección del movimiento y al mismo tiempo ser suaves. Estos rodamientos pueden soportar hasta 30,000 libras, esto hace que la máquina funcione sin problemas todo el tiempo que esté trabajando en una tarea determinada.
Los rodamientos de agujas son pequeños pero muy resistentes y se utilizan en lugares donde el espacio es una preocupación importante. Aunque son compactos, son capaces de operar a velocidades muy altas de hasta 10000 RPM y también pueden soportar cargas radiales de hasta 2000 libras. Las máquinas CNC utilizan rodamientos de agujas en las partes móviles de las máquinas, como el cambiador de herramientas y el mecanismo de alimentación, debido a la alta velocidad y el movimiento preciso de las máquinas.
Los cojinetes lisos son bastante útiles porque proporcionan superficies deslizantes de baja fricción en máquinas CNC sin mucha complejidad. Se aplica principalmente a guías lineales y dispositivos deslizantes y puede soportar cargas estáticas de más de 50.000 libras. Los cojinetes lisos son muy fuertes y autolubricantes, por lo que son adecuados para su uso en condiciones extremas durante períodos prolongados.
Los rodamientos de empuje son muy esenciales para manejar cargas axiales en máquinas CNC y especialmente en aplicaciones de alta presión como perforación profunda. Estos rodamientos mantienen la posición de los componentes bajo alta presión y pueden soportar cargas axiales de hasta 30,000 libras. Por tanto, los cojinetes de empuje contribuyen a la reducción de la fricción y al posicionamiento preciso de las máquinas CNC; Estas máquinas funcionan de manera óptima incluso en entornos desafiantes.
Los rodamientos magnéticos son comparativamente recientes en el mecanizado CNC y no tienen contacto con los ejes u otras piezas que giran; en cambio, utilizan electroimanes para suspender estas piezas. Esto hace posible que los husillos del CNC alcancen altas velocidades y al mismo tiempo sean muy precisos, lo cual es muy importante en el trabajo de precisión. Son más adecuados para su uso en situaciones donde se requiere una rotación de alta velocidad y la tasa de desgaste es baja para poder conservar la precisión del engranaje. Los cojinetes magnéticos pueden girar a más de cincuenta mil RPM y con muy poca fricción.
Los rodamientos cerámicos que utilizan material de nitruro de silicio son ideales para torneado CNC de alta velocidad y alta temperatura. Son muy resistentes al desgaste y anticorrosivos, por lo que brindan un servicio prolongado y eficiente a los husillos CNC. Su bajo coeficiente de expansión térmica permite un mecanizado preciso de las piezas incluso en caso de altas temperaturas. Los cojinetes cerámicos son de alta velocidad y temperatura de hasta 1,800 °F y están autolubricados.
Utilice fluido presurizado para reducir el contacto entre superficies, mejorando la precisión en aplicaciones CNC de alta carga. Son útiles en casos donde las máquinas CNC necesitan ser precisas en el posicionamiento, particularmente en aplicaciones que requieren cargas elevadas. Estos rodamientos ofrecen soporte y precisión a las piezas mecanizadas mejorando así su estándar. Los cojinetes hidrostáticos pueden soportar cargas de hasta 1000 toneladas con variaciones de un micrómetro.
1. Manejo de carga
Cargas radiales y axiales: las máquinas CNC experimentan fuerzas radiales, que son fuerzas en una dirección perpendicular al eje, y fuerzas axiales, que son fuerzas en la dirección del eje. Los husillos CNC son una de las aplicaciones en las que se pueden utilizar rodamientos rígidos de bolas para manejar cargas principalmente radiales. Por ejemplo, si el sistema está sujeto a cargas axiales como en algunos diseños de husillo, entonces se prefieren los cojinetes axiales o de empuje.
Tamaño de carga: Para cargas más ligeras, se utilizan rodamientos de bolas porque son precisos y el funcionamiento es suave. Por otro lado, para aplicaciones CNC de carga elevada, como fresadoras o tornos grandes, los rodamientos de rodillos son más adecuados para soportar cargas grandes.
Cargas mixtas: si las cargas son moderadas, se pueden utilizar rodamientos rígidos de bolas o rodamientos de contacto angular en máquinas CNC que están sujetas a cargas radiales y axiales. Cuando las cargas son elevadas, la resistencia y fiabilidad requeridas de la aplicación se logran con rodamientos de rodillos cónicos.
Cargas pesadas y bajas velocidades: los cojinetes lisos son adecuados para aplicaciones en las que las máquinas CNC se utilizan con cargas elevadas pero bajas velocidades porque los cojinetes lisos no tienen las restricciones de las altas velocidades.
2. Velocidad de rotación
Aplicaciones de alta velocidad: Las máquinas con altas velocidades, como aquellas con husillos de precisión, necesitan rodamientos rígidos de bolas, rodamientos de contacto angular o rodamientos de rodillos cilíndricos. Estos rodamientos pueden ofrecer altas velocidades de rotación y al mismo tiempo ser muy precisos.
Aplicaciones de baja velocidad: Para las máquinas CNC de baja velocidad, es adecuado utilizar rodamientos de rodillos cónicos porque pueden soportar mucha carga a baja velocidad.
Limitaciones de velocidad de los rodamientos de empuje: los rodamientos de bolas de empuje no son adecuados para operaciones CNC de alta velocidad debido a su rango de velocidad limitado. Son más adecuados para cortes de baja velocidad en máquinas CNC que para cortes de alta velocidad.
Relación Tamaño y Velocidad: En general, se observa que los rodamientos más pequeños utilizados en las máquinas CNC tienen la capacidad de operar a velocidades más altas. Los rodamientos que se utilizarán deben seleccionarse para funcionar a las velocidades requeridas sin sobrepasar las velocidades límite.
3. Requisitos de precisión
Necesidades de alta precisión: por ejemplo, el mecanizado fino, que se encuentra entre las máquinas CNC que necesitan alta precisión, puede necesitar rodamientos de alta calidad. Para garantizar la rotación precisa del husillo y los rodamientos rígidos de bolas de baja excentricidad, los rodamientos de bolas de contacto angular y los rodamientos de rodillos cilíndricos son ideales.
Maquinaria estándar: en la mayoría de las máquinas CNC que tienen requisitos de tolerancia normales, los rodamientos normales de ISO P0 (Grado 0) son suficientes y precisos para la mayoría de las aplicaciones.
4. Consideraciones de rigidez
Rigidez del rodamiento: en las máquinas CNC, especialmente aquellas con husillos de alta velocidad, la rigidez es muy crítica. Los rodamientos de rodillos cilíndricos y cónicos se prefieren en aplicaciones de carga elevada por su rigidez y resistencia a la distorsión.
Precarga para mayor estabilidad: Para mejorar la rigidez y minimizar la vibración de los husillos CNC, se pueden precargar los rodamientos, como los rodamientos de bolas de contacto angular y los rodamientos de rodillos cónicos. Este proceso implica el uso de una fuerza axial durante la instalación para asegurar que el soporte quede bien fijado.
5. Factores adicionales
Restricciones de espacio: cuando el espacio radial es limitado en las máquinas CNC, se pueden utilizar rodamientos de agujas o conjuntos de jaulas y rodillos de agujas. Esto los hace adecuados para soportar cargas elevadas en áreas pequeñas debido a su pequeño tamaño.
Control de ruido y vibración: si el control de ruido y vibración es importante para su máquina CNC, entonces debe utilizar rodamientos rígidos de bolas de bajo ruido. Ayudan a que las operaciones sean menos ruidosas y más fluidas.
Necesidades de alta velocidad y precisión: en aplicaciones CNC donde la velocidad y la precisión son importantes, como en el caso de los centros de mecanizado, es recomendable optar por rodamientos con clases de precisión más altas.
Al seleccionar un rodamiento para mecanizado CNC, es esencial alinear sus características con sus requisitos específicos. Los factores clave a considerar incluyen el tipo de carga que manejará la máquina CNC, la velocidad de operación y el grado de precisión requerido. Al evaluar cuidadosamente estos factores y comparar diferentes tipos de rodamientos, puede garantizar un funcionamiento fluido, eficiente y preciso de la máquina. CNCYangsen ofrece soluciones expertas en rodamientos y sujetadores para sus necesidades de mecanizado CNC. ¡Contáctenos hoy para recibir una cotización instantánea y garantizar un rendimiento óptimo para su equipo!
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