O quê, por que e como

Devido à sua capacidade de fornecer alto empuxo e posicionamento preciso, os parafusos de esferas podem ser encontrados em muitas aplicações de montagem automatizadas que exigem movimento linear.

Parafusos de esferas acionam estágios de posicionamento para a montagem de peças pequenas. Eles controlam o eixo Z em robôs e o carneiro em prensas de montagem eletromecânicas. Com sua alta rigidez, baixa sedimentação e altas velocidades de deslocamento, os parafusos de esferas podem ser encontrados em muitas máquinas de montagem eletrônica, incluindo carregadores de magazine, impressoras de pasta, dispensadores e equipamentos de posicionamento e inserção.

Assim como os parafusos Acme, os parafusos de esferas convertem movimento rotativo em movimento linear. Mas, diferentemente dos parafusos Acme, os parafusos de esferas possuem roscas helicoidais côncavas, e rolamentos de esferas se deslocam entre o parafuso e a porca em uma pista recirculante. Esse arranjo minimiza drasticamente o desgaste mecânico e permite que o parafuso de esferas converta mais de 90% do torque do motor em empuxo.

As roscas de um fuso de esferas podem ser retificadas ou laminadas. Parafusos de esferas com roscas retificadas são mais precisos do que aqueles com roscas laminadas, mas também são mais caros. Assim como os parafusos Acme, os parafusos de esferas têm uma folga mínima, ou movimento axial relativo entre o parafuso e a porca quando o motor não está girando. Tanto em parafusos de esferas quanto em parafusos Acme, a folga normalmente começa em 0,006 polegadas. No entanto, à medida que um parafuso Acme se desgasta, a folga aumenta. Isso não acontece em um parafuso de esferas devido à sua operação de baixo desgaste.

A folga é um problema dependendo da aplicação. Por exemplo, em uma aplicação de movimento vertical, a carga pressiona a porca constantemente para baixo, portanto, a folga não é um problema. Uma maneira de eliminar a folga é usar uma porca pré-carregada. Pré-carregada significa que a interface entre as esferas e as ranhuras é pré-tensionada, de modo que não há folga na pista. A posição da porca é inteiramente uma função da posição de rotação do eixo. A pré-carga também aumenta a rigidez do sistema.

Os mancais de apoio em cada extremidade do fuso de esferas não devem ser ignorados. Eles são especificados como simples, fixos ou livres. Suportes simples, como rolamentos de esferas, oferecem boa rigidez radial, mas nenhuma rigidez axial. Suportes fixos, como pares de rolamentos de contato angular, fornecem rigidez em ambas as direções. Um suporte livre é exatamente isso — nenhum suporte.

A qualidade do suporte do fuso de esferas determina a velocidade com que você pode girá-lo e a carga que pode aplicar a ele. Ao especificar fusos de esferas, os engenheiros devem fornecer o máximo de informações possível sobre a aplicação. Essas informações devem incluir as cargas esperadas, direções, ciclo Arial, cursos e vida útil. Até mesmo as condições ambientais são importantes, pois podem afetar as vedações do rolamento.

Corey aconselha os engenheiros a conhecerem a diferença entre precisão, repetibilidade e resolução — e a evitarem especificar mais precisão do que realmente precisam. Aumentar a precisão é extremamente caro em um parafuso. Aumentar a repetibilidade é a diferença entre uma porca padrão e uma porca pré-carregada. Custará mais, mas não tanto quanto aumentar a precisão. Aumentar a resolução é barato e fácil.