Supporto estremità vite a ricircolo di sfere serie FF

I. Posizionamento Principale e Nomenclatura

Posizionamento: Un sistema a vite a ricircolo di sfere con supporti finali doppiamente mobili. Questo è un metodo di supporto non standard ma altamente mirato.

Interpretazione della nomenclatura:

• Prima F: Indica che un'estremità della vite è supportata da un estremo mobile.
• Seconda F: Indica che anche l'altra estremità della vite è supportata da un estremo mobile.

Valore di base: Progettato per affrontare l'importante allungamento assiale dovuto alla dilatazione termica nelle viti con corsa ultra-lunga o per configurazioni speciali in cui la vite è azionata dalla sezione centrale.

II. Struttura principale e principio di funzionamento

La configurazione FF abbandona il tradizionale modello con un estremo fisso. Il suo principio di funzionamento è il seguente:

Rilascia completamente lo stress termico:
Entrambe le estremità permettono un galleggiamento assiale, consentendo alla vite di espandersi liberamente in entrambe le direzioni quando riscaldata, invece di essere costretta a espandersi solo verso un'estremità come nei sistemi con un'estremità fissa.
Risultato: Lo sforzo di compressione assiale all'interno della vite causato dall'espansione termica è ridotto al minimo, prevenendo fondamentalmente il rischio di instabilità (piegamento) nelle viti lunghe dovuto allo stress termico.

Trasferimento del Riferimento di Posizionamento Assiale:
Nei tradizionali sistemi BK-FK, l'estremità BK funge da riferimento assoluto di posizione assiale.
Nei sistemi FF, è lo stesso dado a ricircolo (o il tavolo lavoro rigidamente collegato al dado) a diventare il riferimento di posizionamento assiale per il sistema. L'albero della vite può "galleggiare" liberamente nei supporti alle due estremità, mentre la posizione del dado è controllata e bloccata dal sistema di comando (ad esempio, un motore servo).

Metodi di Trascinamento Tipici:

• Trascinamento nella Sezione Centrale: Il motore aziona la sezione centrale della vite tramite una cinghia dentata o ingranaggi. Questo è lo scenario applicativo più comune per il supporto FF, in cui entrambe le estremità della vite sono supportate ma non trasmettono coppia motrice.
• Azionamento all'estremità (Meno comune, richiede un design speciale): Anche se azionata da un'estremità, tale estremità utilizza un supporto mobile e richiede un dispositivo di sostegno della coppia corrispondente (ad esempio scanalature o chiavette di guida) per resistere alla coppia rotazionale pur consentendo il movimento assiale.

III. Caratteristiche e vantaggi principali

• Progettato per Corsa Ultra-Lunga:
  Questo è il principale vantaggio del supporto FF. Quando la lunghezza della vite è molto elevata (ad esempio superiore a 3-4 metri), l'allungamento cumulativo dovuto all'aumento di temperatura è considerevole. La progettazione a doppio supporto mobile rappresenta la soluzione ingegneristica più efficace e affidabile per gestire questa significativa espansione termica.
• Elimina il Rischio di Instabilità, Migliora l'Affidabilità del Sistema:
  Risolve completamente i potenziali problemi di instabilità e flessione delle viti sottili sotto carichi termici e compressivi, migliorando notevolmente la sicurezza operativa e il mantenimento della precisione nei sistemi con corsa lunga.
• Flessibilità di disposizione:
  Consente l'azionamento nella sezione centrale, permettendo ai motori di trazione pesanti di essere posizionati al centro della corsa o sul telaio dell'equipaggiamento anziché alle estremità della corsa, ottimizzando così il baricentro complessivo e la progettazione strutturale dell'equipaggiamento.
• Riduce i rigorosi requisiti di precisione per il montaggio dei supporti:
  Poiché nessuna delle due estremità svolge funzioni di posizionamento assiale rigorose, i requisiti di precisione relativa nella posizione assiale delle superfici di montaggio dei due supporti possono essere in parte allentati (sebbene rimangano elevati i requisiti di parallelismo e coassialità).

IV. Scenari applicativi tipici

Il supporto FF è una soluzione progettata in ottica di risoluzione di problemi, utilizzata principalmente nei seguenti settori specifici:

• Macchine utensili CNC di grandi dimensioni: Ad esempio asse X (trave portale) di centri di lavoro a portale e macchine utensili per alesatura/fresatura di tipo floor-type con corsa che raggiunge decine di metri.
• Grandi tagliatrici laser/tagliatrici ad acqua: Attrezzature per la lavorazione di lamiere larghe.
• Attrezzature di misurazione su larga scala: Ad esempio macchine di misura coordinate di tipo a ponte (CMM), macchine di misura su rotaia.
• Attrezzature industriali pesanti speciali: Ad esempio macchine per la rettifica di pale per turbine eoliche, piattaforme per la saldatura di sezioni navali.
• Attrezzature speciali di automazione con azionamento nella sezione centrale: Dove i vincoli di layout strutturale richiedono di posizionare il motore di trascinamento al centro della corsa.

V. Confronto con sistemi tradizionali a fissaggio monolaterale (BK-FK)

VI. Considerazioni e Precauzioni Importanti di Progettazione

• Meccanismo Antirrotazione: Poiché entrambe le estremità della vite non sono fisse, è essenziale prevenire rotazioni indesiderate della vite rispetto ai supporti durante il funzionamento. Per trasmissioni a sezione centrale o alle estremità, un dispositivo antiriotazione come una coppia di spine, una chiave di guida o un fermo di rotazione viene tipicamente installato vicino a un'estremità del supporto, consentendo solo movimento assiale mentre trasmette la coppia rotazionale al telaio.
• Rigidità del Dado come Riferimento: La rigidità assiale complessiva del sistema dipende dalla rigidità del collegamento tra il dado e il tavolo porta-pezzo, che deve essere specificamente rinforzato.
• Rilevamento della posizione: L'encoder del motore fornisce informazioni sulla posizione dell'albero del motore, non sulla posizione del tavolo porta-pezzo. Per sistemi ad alta precisione, è obbligatorio un sistema di retroazione a ciclo chiuso completo (ad esempio, encoder lineare/scala) che misuri direttamente la posizione del tavolo porta-pezzo.
• Selezione dei Supporti: I supporti flottanti alle due estremità possono essere BF, FK o EF, a seconda dello spazio disponibile e del tipo di albero filettato, ma entrambi devono avere funzionalità flottante.
• Non è un metodo di miglioramento delle prestazioni: FF è specificamente pensato per risolvere il problema della "dilatazione termica in corsa lunga". Per apparecchiature con corse standard, il tradizionale metodo ad una estremità fissa offre vantaggi in termini di rigidità, costo e complessità.

La configurazione di supporto FF è una soluzione ingegneristica altamente specializzata rivolta alla sfida della "gestione termica per corse ultra-lunghe". Garantisce sicurezza e stabilità su scale estreme liberando completamente la vite dal "vincolo assiale". La scelta di un sistema FF indica che la progettazione dell'equipaggiamento è entrata nel dominio specifico di applicazioni su larga scala e ad alta intensità, richiedendo agli ingegneri una comprensione più approfondita e una progettazione più accurata in merito a termodinamica, meccanica strutturale e controllo del movimento. Non si tratta di una scelta universale, ma all'interno del suo campo applicativo, rappresenta una tecnologia chiave insostituibile.