Fuso de esferas série DFU

I. Posicionamento Central e Nomenclatura

Posicionamento: Um conjunto de fuso esférico de montagem com flange, porca dupla pré-carregada, alta rigidez/alta precisão. É uma solução projetada para aplicações de alto desempenho que exigem folga zero, rigidez ultraelevada, alta capacidade de carga e longa vida útil.
Interpretação da Nomenclatura:

• D: Porca Dupla. O recurso principal, composto por duas porcas combinadas por meio de um método de pré-carga.
• F: Com Flange. A porca incorpora um flange quadrado ou circular para facilitar a montagem e fixação.
• U: Normalmente representa "Ultra Precisão" ou uma classe específica de alto desempenho. Às vezes refere-se a um método particular de pré-carga.

Valor central: A estrutura de porca dupla pré-carregada elimina ativamente a folga axial e oferece rigidez e capacidade de carga muito superiores em comparação com fusos esféricos de porca simples.

II. Estrutura Principal e Princípio de Funcionamento

Estrutura de Pré-carga com Dupata Porca (Núcleo):

• O DFU consiste em duas porcas de esferas independentes. Um elemento de ajuste de pré-carga (por exemplo, espaçador de pré-carga, mola ou luva roscada) aplica uma força axial oposta entre elas.
• Princípio de funcionamento: A pré-carga força as pistas de esferas das duas porcas a pressionarem contra flancos opostos das roscas do eixo de rosca. Independentemente de o parafuso estar sob carga direta ou reversa, as esferas de uma das porcas estão sempre sob carga. Isso elimina completamente a folga axial (atingindo zero backlash) e aumenta significativamente a rigidez do sistema.

Métodos de Pré-carga:

• Pré-carga com Espaçador: Espaçadores de precisão de diferentes espessuras são inseridos entre as porcas. Estrutura simples, rigidez máxima, valor de pré-carga fixo, mas o ajuste é inconveniente.
• Pré-carga com Mola: A força de pré-carga é aplicada por conjuntos de molas discoidais. Compensa o desgaste e a expansão térmica, mantendo a pré-carga constante, mas a rigidez é ligeiramente inferior à da pré-carga com espaçador.
• Pré-carga Roscada: A posição relativa das duas porcas é ajustada e travada por meio de uma luva roscada. Ajustável, mas a rigidez depende da força de travamento.

Porca com Flange:

• Incorpora um flange robusto e integrado, proporcionando uma grande superfície de montagem. É fixada à mesa de trabalho com múltiplos parafusos, oferecendo excelente rigidez de conexão e fácil instalação.

Eixo de Parafuso de Alta Precisão:

• Fabricado mediante processos de retificação de precisão, alcançando normalmente altos graus de precisão de avanço, como C7, C5 ou até C3. Apresenta material superior e tratamento térmico aprimorado.

III. Vantagens Principais de Desempenho

• Sem Folga e Precisão de Posicionamento Ultra-Alta: O design de dupla porca pré-carregada elimina completamente a folga axial, permitindo uma transmissão verdadeiramente "sem folga". Isso é essencial para aplicações que exigem repetibilidade extremamente alta, posicionamento bidirecional e ausência de choque na inversão de movimento (por exemplo, medição de precisão, máquinas de litografia, máquinas-ferramenta de alto desempenho).
• Rigidez Axial Excepcional: A estrutura de dupata porca fornece mais do que o dobro da rigidez axial de um par de parafusos com uma única porca. A mínima deflexão sob altas cargas axiais garante precisão e estabilidade de movimento durante operações de corte pesado ou condições de alta carga.
• Alta Capacidade de Carga e Longa Vida Útil: As duas porcas dividem a carga, aumentando as classificações dinâmicas e estáticas gerais de carga. O pré-carregamento também melhora a distribuição da carga sobre as esferas, contribuindo para uma vida útil prolongada.
• Excelente Suavidade de Movimento: A eliminação da folga resulta em inversão suave de direção, sem choques, e elimina o fenômeno de aderência-deslizamento (movimento rastejante) durante operação em baixa velocidade, proporcionando características superiores de movimento.

IV. Comparação com Fuso de Bolas de Uma Única Porca (por exemplo, SFU)

V. Campos de Aplicação Típicos

Os fusos de esferas DFU são projetados especificamente para equipamentos de alto nível com demandas extremas de desempenho:

• Máquinas-Ferramenta CNC de Ultra-Precisão: Eixos de avanço para centros de usinagem de precisão, retificadoras especiais, tornos de ultra-precisão.
• Equipamentos de fabricação de semicondutores: Etapas de posicionamento em nanômetros em máquinas litográficas, equipamentos de inspeção de wafers, coladoras de dies.
• Instrumentos de medição de precisão: Eixos de acionamento principais para Máquinas de Medição por Coordenadas (CMM), interferômetros a laser, sistemas de medição por visão.
• Equipamento de Alta Gama para Manufatura Aditiva: Sistemas de espalhamento de pó e acionamentos de cilindro de construção em impressoras 3D metálicas industriais.
• Equipamento para Manufatura Aeroespacial: Máquinas de colocação de fibras compostas, centros de usinagem de alta precisão com 5 eixos.
• Equipamento Preciso Óptico e Eletro-Óptico: Sistemas de apontamento de telescópios, eixos de acionamento precisos para máquinas de corte/gravação a laser.

VI. Diretrizes de Seleção e Uso

• Avaliação de Necessidade: Considere a solução com porca dupla apenas quando um fuso com porca simples (mesmo com pré-carga interna) não atender aos requisitos de rigidez, folga ou vida útil. Seu maior custo e complexidade exigem justificativa cuidadosa.
• Seleção do Método de Pré-Carga:

1. Pré-carga com Espaçador: Adequado para cargas estáveis, aplicações com requisitos extremos de rigidez e onde a alteração da pré-carga é indesejável (por exemplo, máquinas-ferramenta pesadas).
2. Pré-carga com Mola: Adequado para condições complexas envolvendo desgaste ou expansão térmica onde é necessária uma pré-carga constante (por exemplo, equipamentos de medição de longo curso e alta precisão).

• Correspondência de Classe de Precisão: O eixo do fuso deve ser selecionado com uma classe de precisão C7 ou superior, compatível com a precisão alvo do sistema.
• Gestão Térmica do Sistema: A pré-carga com porcas duplas gera maior fricção e potencialmente mais calor. Para aplicações de alta velocidade ou longo curso, considere o resfriamento do fuso (por exemplo, refrigeração através de um fuso oco) ou medidas de resfriamento forçado.
• Instalação profissional: O ajuste correto da pré-carga das duas porcas e o alinhamento preciso do eixo do fuso com o motor de acionamento e os mancais de suporte são críticos durante a instalação.

O parafuso esférico DFU (e similares com pré-carga de dupca porca) representa uma solução avançada na tecnologia de parafusos esféricos para alcançar "folga zero" e "rigidez extrema". Através sua engenhosa, embora complexa, estrutura de pré-carga com dupla porca, sacrifica-se parte do custo e eficiência operacional (fricção aumentada) em troca de um salto qualitativo na precisão de posicionamento bidirecional, rigidez do sistema e capacidade de carga. É um dos componentes mecânicos de transmissão mais potentes e confiáveis disponíveis para projetistas de equipamentos de precisão que enfrentam requisitos de desempenho de controle de movimento altamente exigentes. Escolher o DFU significa estabelecer uma base sólida e confiável para o desempenho de alto nível de uma máquina.