Qué, por qué y cómo

Debido a su capacidad para proporcionar un alto empuje y un posicionamiento preciso, los husillos de bolas se pueden encontrar en muchas aplicaciones de ensamblaje automatizadas que requieren movimiento lineal.

Los husillos de bolas accionan las etapas de posicionamiento para el ensamblaje de piezas pequeñas. Controlan el eje Z en robots y el pistón en prensas electromecánicas. Gracias a su alta rigidez, baja holgura axial y altas velocidades de desplazamiento, los husillos de bolas se encuentran en numerosas máquinas de ensamblaje electrónico, como cargadores de cargadores, impresoras de pasta, dispensadores y equipos de colocación e inserción.

Al igual que los tornillos Acme, los husillos de bolas convierten el movimiento rotatorio en movimiento lineal. Pero a diferencia de los tornillos Acme, los husillos de bolas tienen roscas helicoidales cóncavas y rodamientos de bolas que se desplazan entre el tornillo y la tuerca en una pista de rodadura recirculante. Esta disposición minimiza drásticamente el desgaste mecánico y permite que un husillo de bolas convierta más del 90 % del par motor en empuje.

Las roscas de un husillo de bolas pueden ser rectificadas o laminadas. Los husillos de bolas con roscas rectificadas son más precisos que los de roscas laminadas, pero también más caros. Al igual que los tornillos Acme, los husillos de bolas presentan una mínima holgura, o movimiento axial relativo entre el tornillo y la tuerca cuando el motor está parado. Tanto en los husillos de bolas como en los tornillos Acme, la holgura suele comenzar en 0,15 mm (0,006 pulgadas). Sin embargo, a medida que un tornillo Acme se desgasta, la holgura aumenta. Esto no ocurre en un husillo de bolas, debido a su funcionamiento con bajo desgaste.

La importancia del juego axial depende de la aplicación. Por ejemplo, en aplicaciones de movimiento vertical, la carga ejerce una presión constante sobre la tuerca, por lo que el juego axial no representa un problema. Una forma de eliminarlo es utilizar una tuerca pretensada. Esto significa que la interfaz entre las bolas y las ranuras está pretensada, eliminando así la holgura en la pista de rodadura. La posición de la tuerca depende completamente de la posición de rotación del eje. La pretensión también aumenta la rigidez del sistema.

No deben pasarse por alto los cojinetes de apoyo en cada extremo del husillo de bolas. Estos se especifican como simples, fijos o libres. Los apoyos simples, como los rodamientos de bolas, ofrecen una buena rigidez radial, pero ninguna rigidez axial. Los apoyos fijos, como los pares de rodamientos de contacto angular, proporcionan rigidez en ambas direcciones. Un apoyo libre es, precisamente, eso: ningún apoyo.

La calidad del soporte del husillo de bolas determina su velocidad de giro y la carga que puede soportar. Al especificar husillos de bolas, los ingenieros deben proporcionar la mayor cantidad de información posible sobre la aplicación. Esta información debe incluir las cargas esperadas, las direcciones, el ciclo, las carreras y la vida útil. Incluso las condiciones ambientales son importantes, ya que pueden afectar los sellos de los rodamientos.

Corey aconseja a los ingenieros que conozcan la diferencia entre precisión, repetibilidad y resolución, y que eviten especificar una precisión mayor de la necesaria. Incrementar la precisión en un tornillo resulta extremadamente costoso. Incrementar la repetibilidad es la diferencia entre una tuerca estándar y una tuerca pretensada. Su coste será mayor, pero no tanto como aumentar la precisión. Incrementar la resolución es económico y sencillo.