¿Por qué tornillos de bolas?
En los últimos años, la necesidad de mini husillos a bolas se ha hecho más evidente gracias a las conversaciones con nuestros clientes y a los comentarios del mercado. En concreto, la creciente demanda se centra en husillos a bolas de alta calidad, fabricados en EE. UU. y disponibles en stock. En respuesta, FUYU Linear ha respondido a esta demanda con una línea de husillos a bolas de seis, ocho y diez milímetros de diámetro.
FUYU Linear se centra en aplicaciones en las industrias médica, de automatización de laboratorios y de semiconductores. Creemos que estas son algunas de las industrias que 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 la industria, puede haber cierta confusión terminológica al hablar de exactitud y precisión. A menudo, los clientes se refieren a ellos como intercambiables, pero no lo son. En realidad, son dos términos distintos que se utilizan para definir los husillos de bolas y su uso en una aplicación.
La precisión se define por el tornillo y puede reflejar su fabricación. Por ejemplo, ¿fue laminado o rectificado? La precisión es comparable a lanzar un dardo hacia el centro y dar en el blanco. Por otro lado, la precisión define la tuerca y es la repetibilidad, es decir, la frecuencia con la que el sistema da en el blanco.
Orientación del husillo de bolas
Otro factor que los ingenieros suelen pasar por alto es la orientación del husillo de bolas. Los husillos de bolas están diseñados para funcionar mejor cuando sus cargas están en posición axial. Esto se debe a que suele haber un riel de perfil, un rodamiento lineal o un riel que soporta la carga mientras el propio husillo de bolas realiza el movimiento.
Una vez que el sistema se gira verticalmente, la dirección de la carga se vuelve unidireccional, con las fuerzas 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 carga adicional al sistema. El resultado puede ser una carga de impacto implícita en la parte inferior, por lo que invertir la carga resulta crucial 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 husillo. La primera parte se refiere al husillo en sí y se refiere a la velocidad de giro del mismo. La longitud del husillo suele definir los límites de su velocidad. Por ejemplo, cuanto más largo es un husillo, mayor es la posibilidad de vibración. La vibración en el sistema provoca corrosión y reduce la vida útil. Muchos diseñadores buscan que las cargas se muevan lo más rápido posible para alcanzar la posición deseada lo antes posible. Desafortunadamente, el husillo tiene limitaciones que deben abordarse.
La segunda parte de la velocidad crítica se aplica a la tuerca. En este caso, la velocidad crítica se refiere a la velocidad a la que la tuerca puede girar dentro de los límites del sistema de retorno y refleja la velocidad de recirculación de los rodamientos de bolas internos. Los conjuntos de husillos métricos en miniatura de FUYU Linear cuentan con un retorno interno muy suave y silencioso, capaz de alcanzar velocidades de tuerca más altas.
Ciclos de trabajo de husillos de bolas
Un ciclo de trabajo en sí mismo no es demasiado crítico. Suele ser más adecuado para analizar la vida útil del husillo, que puede complicarse enormemente al considerar un perfil de movimiento. Un perfil de movimiento suele ser un movimiento trapezoidal con aceleración inicial, movimiento constante y desaceleración. Si bien estos factores son cruciales, la aceleración es uno de los que se suele ignorar. De hecho, encontrar límites de aceleración para husillos de bolas en materiales de referencia es extremadamente difícil, por lo que a menudo se limita a una G y media estándar. Esta cifra es más bien orientativa, ya que las velocidades máximas reales, la aceleración y la desaceleración dependen de la aplicación y, a menudo, deben definirse mediante experimentación.
Una de las ventajas de los husillos a bolas es su vida útil definida. Las normas internacionales aclaran cómo definimos la vida útil de un husillo a bolas. En el sistema métrico, suele ser una función de un millón de revoluciones, que es nuestra vida útil L10 y donde, estadísticamente, el 90 % de los husillos a bolas alcanzarán esta vida útil. En realidad, pueden alcanzar una vida mucho mayor, pero ahora existe un valor mínimo establecido.
Recorrido del husillo de bolas
En los husillos de bolas miniatura, existen varios factores relacionados con el recorrido. En recorridos cortos de uno o dos milímetros, surgen dificultades porque las bolas no recirculan completamente dentro de la tuerca. Definir la vida útil del husillo en estas circunstancias, junto con el diseño y el funcionamiento del sistema de retorno, será crucial para su rendimiento. Por ejemplo, una bomba de fluido requiere un recorrido extremadamente corto, de 10 a 100 milímetros. Ese último milímetro de recorrido será el que experimente la mayor fuerza, lo que podría generar problemas a la hora de definir la vida útil del husillo.
Las aplicaciones con recorridos largos también pueden presentar problemas. Por ejemplo, al recorrer un metro un husillo de bolas de seis milímetros, la velocidad crítica y la prevención de la flexión 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 un recorrido de 100 a 200 milímetros es ideal para que este tipo de husillos funcione de forma óptima.
Capacidades de carga de husillos de bolas
Los husillos de bolas están diseñados para soportar una carga axial del 100 %. Si se instalan correctamente, el husillo alcanzará su 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 de momento sobre un husillo de bolas puede afectar a su vida útil L10 al reducir la capacidad de carga en más del 90 %. La lección aquí es que, si existen cálculos de diseño en un catálogo que recomiendan una estructura de soporte paralela dentro de un parámetro específico, es fundamental cumplir con esa directriz.
Hora de publicación: 23 de octubre de 2023