¿Por qué usar husillos de bolas?
En los últimos años, la necesidad de mini husillos de bolas se ha hecho más evidente gracias a las conversaciones con nuestros clientes y a la retroalimentación del mercado. En concreto, existe una creciente demanda de husillos de bolas de alta calidad fabricados en EE. UU. y disponibles en stock. En respuesta a esta demanda, FUYU Linear ha lanzado una línea de husillos de bolas con diámetros de seis, ocho y diez milímetros.
FUYU Linear se centra en aplicaciones para los sectores médico, de automatización de laboratorios y de semiconductores. Creemos que estos sectores tendrán un gran auge, ya que muchos de los robots que facilitan la automatización requieren husillos de bolas en miniatura.
Precisión y exactitud del husillo de bolas
En el sector, suele haber cierta confusión terminológica al hablar de exactitud y precisión. A menudo, los clientes las consideran sinónimos, pero no lo son. En realidad, son dos términos distintos que se utilizan para definir los husillos de bolas y su aplicación.
La exactitud se define por el tornillo y puede reflejar su proceso de fabricación. Por ejemplo, ¿fue laminado o rectificado? La exactitud es comparable a lanzar un dardo al centro y dar en el blanco. Por otro lado, la precisión define la tuerca y se refiere a la repetibilidad o la frecuencia con la que el sistema alcanza el objetivo previsto.
Orientación del husillo de bolas
Otro factor que los ingenieros suelen pasar por alto es la orientación del husillo de bolas. Estos husillos están diseñados para funcionar de forma óptima cuando la carga se encuentra en posición axial. Esto se debe a que, por lo general, un riel perfilado, un rodamiento lineal o una guía soporta la carga mientras el propio husillo de bolas realiza el movimiento.
Una vez que el sistema se coloca en posición vertical, la dirección de la carga se vuelve unidireccional, con las fuerzas actuando completamente hacia abajo. Esto tiene múltiples efectos en el diseño del sistema, incluyendo el desgaste del husillo de bolas durante el movimiento, tanto en velocidad como en aceleración. A medida que el dispositivo se mueve hacia arriba y hacia abajo, la velocidad y la desaceleración añaden una carga adicional al sistema. Esto puede generar una carga de impacto implícita en la parte inferior, por lo que invertir la carga resulta fundamental para el diseño del sistema.
Velocidad y aceleración del husillo de bolas
La velocidad es otro factor crítico, pero se divide mejor en dos partes: velocidad de la tuerca de bolas y velocidad del tornillo. La primera se refiere al tornillo en sí y a su velocidad de giro. La longitud del tornillo suele determinar los límites de su velocidad. Por ejemplo, cuanto más largo sea el tornillo, mayor será la vibración. La vibración en el sistema provoca corrosión y reduce su vida útil. Muchos diseñadores buscan que las cargas se muevan lo más rápido posible para alcanzar la posición deseada con la mayor rapidez. Sin embargo, el tornillo tiene limitaciones que deben tenerse en cuenta.
La segunda parte de la velocidad crítica se aplica a la tuerca. En este caso, la velocidad crítica se refiere a la rapidez con la que la tuerca puede girar dentro de los límites del sistema de retorno y refleja la velocidad de recirculación de los rodamientos internos. Los conjuntos de tornillos métricos en miniatura de FUYU Linear cuentan con un retorno interno muy suave, silencioso y capaz de alcanzar velocidades de tuerca más elevadas.
Ciclos de trabajo del husillo de bolas
El ciclo de trabajo en sí mismo no es demasiado crítico. Generalmente se presta más a una discusión sobre la vida útil del husillo, que puede volverse extremadamente compleja al considerar un perfil de movimiento. Un perfil de movimiento suele ser un movimiento trapezoidal con una aceleración inicial, luego un movimiento constante y finalmente una desaceleración. Si bien todos estos aspectos son muy críticos, la aceleración es uno de los elementos que generalmente se pasan por alto. De hecho, intentar encontrar limitaciones de aceleración para husillos de bolas en la bibliografía es extremadamente difícil, por lo que a menudo se limita a un valor estándar de 1,5 G. Este valor es más bien una guía, ya que las velocidades máximas reales, la aceleración y la desaceleración dependen en gran medida de la aplicación y a menudo deben definirse mediante experimentación.
Una de las grandes ventajas de los husillos de bolas es su vida útil definida. Las normas internacionales aclaran cómo definimos la vida útil de un husillo de bolas. En términos métricos, suele ser una función de un millón de revoluciones, que corresponde a nuestra vida útil L10, y estadísticamente, el 90 % de los husillos de bolas alcanzan este valor. En realidad, pueden alcanzar una vida útil mucho mayor, pero ahora existe un valor mínimo establecido.
Recorrido del husillo de bolas
En los husillos de bolas en miniatura, existen varios factores relacionados con el recorrido. En recorridos cortos de uno o dos milímetros, surgen dificultades debido a que las bolas no recirculan completamente dentro de la tuerca. Definir la vida útil del husillo de bolas en estas circunstancias, junto con el diseño y la función del sistema de retorno, será fundamental para su rendimiento. Por ejemplo, una bomba de fluidos requiere un recorrido extremadamente corto, de 10 a 100 milímetros. Ese último milímetro de recorrido experimentará la mayor fuerza, lo que puede generar problemas al determinar la vida útil del husillo de bolas.
Las aplicaciones de largo recorrido también pueden generar problemas. Por ejemplo, cuando un husillo de bolas de seis milímetros recorre un metro, la velocidad crítica y la prevención de la comba se convierten en factores importantes. Por lo tanto, entre los recorridos extremadamente cortos y largos se encuentra el punto medio, o el punto óptimo, donde entre 100 y 200 milímetros de recorrido es ideal para que este tipo de husillos funcionen de manera óptima.
Capacidades de carga del husillo de bolas
Los husillos de bolas están diseñados para soportar una carga axial del 100 %. Si se instalan correctamente, el husillo de bolas tendrá una vida útil L10. A menudo, cuando fallan, se produce una deformación del husillo y la tuerca debido a una carga mal alineada. Una carga radial o un momento aplicados a un husillo de bolas pueden afectar a la vida útil L10, reduciendo su capacidad de carga en más del 90 %. Por lo tanto, si un catálogo incluye cálculos de diseño que recomiendan una estructura de soporte paralela dentro de un parámetro específico, es fundamental seguir esa recomendación.
Fecha de publicación: 23 de octubre de 2023