Se puede utilizar un husillo de bolas SFU1605 para movimientos lineales moderadamente rápidos cuando el husillo es relativamente corto, está correctamente apoyado, alineado con precisión y operado dentro de sus límites de velocidad calculados. Sin embargo, no es automáticamente un husillo de bolas de alta velocidad simplemente porque sea compacto.
La limitación clave es su cable de 5 mm. La tuerca se mueve sólo 5 mm por cada revolución del tornillo, por lo que una alta velocidad de desplazamiento lineal requiere unas RPM del tornillo correspondientemente altas. Antes de usar SFU1605 en un eje rápido, se deben comparar las RPM requeridas con la velocidad crítica del eje del tornillo, el límite de circulación de la tuerca, las condiciones de lubricación y la disposición del cojinete de soporte.
¿Qué significa SFU1605?
SFU1605 identifica una tuerca de bola simple con brida estándar que se adapta a un eje de tornillo con:
- Diámetro nominal del tornillo de 16 mm;
- 5 mm de avance por revolución;
- Rosca a la derecha como configuración estándar común;
- Una tuerca de bolas de recirculación para convertir el movimiento giratorio en un recorrido lineal.
El número 1605 no define la longitud del tornillo, el grado de precisión, la precarga, la cantidad del circuito de bolas, el mecanizado de los extremos ni el método de soporte. Estos detalles pueden cambiar sustancialmente la velocidad permitida y el rendimiento operativo.
Las tuercas SFU1605 comunes también pueden tener diferentes cantidades de circuito. Por ejemplo, una tuerca de tres circuitos y una de cuatro circuitos pueden tener diferentes longitudes, rigidez y capacidades de carga, aunque ambas utilicen un diámetro de 16 mm y un paso de 5 mm.
Primero defina la velocidad lineal requerida
La "alta velocidad" debe expresarse como una velocidad lineal real y no como una descripción general. Las RPM del tornillo requeridas se pueden calcular a partir de la velocidad lineal y el avance del tornillo:
Cuando la velocidad lineal se expresa en milímetros por minuto y el avance en milímetros por revolución, el resultado se obtiene directamente en revoluciones por minuto.
| Velocidad lineal requerida | SFU1605 RPM requeridas | Evaluación inicial |
|---|---|---|
| 5.000 mm/min | 1.000 rpm | A menudo resulta práctico en un eje corto y correctamente apoyado |
| 10.000 mm/min | 2.000 rpm | Es necesario comprobar la longitud, el soporte y la velocidad de la tuerca. |
| 15.000 mm/min | 3.000 rpm | Puede ser factible sólo bajo condiciones adecuadas. |
| 30.000 mm/min | 6.000 rpm | Generalmente requiere un rediseño cuidadoso o una ventaja más grande. |
Estos ejemplos no representan clasificaciones de velocidad DLY garantizadas. Solo muestran qué tan rápido aumentan las RPM requeridas cuando se usa un cable de 5 mm.
La velocidad crítica suele ser el primer límite
Cada eje de tornillo giratorio tiene una frecuencia natural. Si la velocidad de operación se acerca a esa frecuencia, el eje puede comenzar a vibrar o latir incluso cuando la carga axial está dentro de la capacidad nominal de la tuerca.
La velocidad crítica de un SFU1605 depende principalmente de:
- La distancia efectiva entre los soportes de los rodamientos;
- El diámetro de la raíz del eje del tornillo;
- La condición fija, apoyada o libre en cada extremo;
- Rectitud de tornillos y concentricidad de mecanizado;
- Alineación de instalación;
- El margen de seguridad utilizado por debajo de la velocidad crítica calculada.
El diámetro nominal de 16 mm no proporciona una RPM máxima universal. Un SFU1605 corto sostenido en ambos extremos puede funcionar a una velocidad mucho mayor que un SFU1605 largo con un extremo libre.
Esta es también la razón por la que reemplazar SFU1605 por SFU2005 o SFU2505 puede aumentar la rigidez del eje y la velocidad crítica, pero no resuelve automáticamente todos los problemas de alta velocidad. El tornillo más grande también aumenta el tamaño de la tuerca, el tamaño del rodamiento y la inercia rotacional.
El acuerdo de apoyo cambia el resultado
| Acuerdo de soporte | Capacidad de velocidad general | Consideración principal |
|---|---|---|
| Fijo-gratuito | Más bajo | El extremo libre proporciona poco control de la vibración del eje. |
| Soportado-soportado | Más alto que fijo-libre | El posicionamiento axial y la expansión térmica deben gestionarse correctamente |
| Fijo-soportado | Acuerdo industrial común | Se utiliza frecuentemente con combinaciones de soporte BK/BF, FK/FF o EK/EF |
| Fijo-fijo | Mayor velocidad crítica potencial y rigidez. | La precarga de los rodamientos, el crecimiento térmico y la precisión de la instalación se vuelven más exigentes |
Para muchos ensamblajes SFU1605 normales, una estructura con soporte fijo es un punto de partida práctico. Los ejes largos o más exigentes pueden requerir un soporte fijo, un diámetro mayor, un paso más grande o un diseño de tuerca giratoria.
La tuerca tiene su propio límite de velocidad
Incluso cuando el eje del tornillo permanece por debajo de su velocidad crítica, el sistema de circulación de tuercas de bolas debe funcionar de forma segura a las RPM requeridas.
A velocidades de rotación más altas, las bolas internas entran y salen repetidamente de la pista cargada. Las siguientes condiciones se vuelven más importantes:
- Diseño del camino de retorno de la bola;
- Diámetro de la bola y cantidad de circulación;
- Suministro y viscosidad de lubricante;
- Precarga de tuerca o juego axial;
- Generación de calor;
- Contaminación alrededor de los sellos y piezas de retorno;
- Frecuencia de aceleración y desaceleración.
Por lo tanto, la velocidad de operación permitida debe basarse en el resultado inferior del límite de velocidad crítica del eje y la circulación de la tuerca o límite DN.
No asuma que el tornillo es seguro simplemente porque gira suavemente con la mano o porque su capacidad de carga es lo suficientemente alta.
¿La capacidad de carga del SFU1605 demuestra que es adecuada?
No. La capacidad de carga y la capacidad de velocidad describen limitaciones diferentes.
Los datos DLY para estructuras SFU1605 comunes incluyen aproximadamente:
| Modelo | Circuitos | Clasificación de carga dinámica | Clasificación de carga estática |
|---|---|---|---|
| SFU1605-3 | 3 | Aproximadamente 765 kgf | Aproximadamente 1.240 kgf |
| SFU1605-4 | 4 | Aproximadamente 780 kgf | Aproximadamente 1.790 kgf |
Estos valores ayudan a evaluar la vida útil de la fatiga por rodadura y la resistencia a la deformación permanente de la pista de rodadura. No establecen unas RPM permitidas para el tornillo.
La carga de trabajo real también debe permanecer por debajo de la clasificación de tuerca seleccionada con un margen de vida y seguridad adecuado. Una alta aceleración puede crear una fuerza de inercia significativa incluso cuando la masa transportada es relativamente ligera.
La precarga puede aumentar el calor a alta velocidad
La precarga ayuda a reducir el juego axial y mejorar la rigidez, pero también aumenta la resistencia a la rodadura interna. A mayor velocidad, esa resistencia adicional puede aumentar la demanda de par del motor y la temperatura.
Un SFU1605 muy precargado no es automáticamente mejor para un eje rápido. La precarga correcta depende de:
- Requisitos de posicionamiento y repetibilidad;
- Carga inversa;
- Rigidez requerida del sistema;
- Par motor;
- Velocidad de carrera continua;
- Aumento de temperatura permitido;
- Precisión de instalación.
La precarga no puede compensar la mala alineación entre el husillo de bolas, el soporte de la tuerca y las guías lineales. La desalineación combinada con la precarga puede producir mayor resistencia y calentamiento.
La lubricación debe coincidir con la velocidad y el ciclo de trabajo
Un SFU1605 utilizado ocasionalmente a alta velocidad tiene requisitos de lubricación diferentes a los de uno que funciona continuamente en una máquina de producción.
Antes del uso a alta velocidad, confirme:
- Si se especifica grasa o aceite;
- Viscosidad del lubricante a la temperatura de funcionamiento real;
- Cantidad de lubricación inicial;
- Intervalo de relubricación basado en el recorrido y el ciclo de trabajo;
- Si la tuerca recibe lubricante de manera uniforme;
- Estado del sello y protección contra la contaminación.
Demasiado poco lubricante puede acelerar el desgaste, mientras que una grasa excesiva o inadecuada puede aumentar la resistencia al funcionamiento y el calor. No se debe utilizar lubricación para ocultar las ataduras causadas por una instalación incorrecta.
La precisión de la instalación se vuelve más importante a medida que aumenta la velocidad
Un husillo de bolas que funciona aceptablemente a baja velocidad puede vibrar, calentarse o producir ruidos anormales cuando aumentan las RPM. Antes de culpar al modelo SFU1605, verifique el conjunto completo.
Los puntos de instalación importantes incluyen:
- Concentricidad entre el extremo del eje mecanizado y la pista de rodadura del tornillo;
- Alineación de las unidades de rodamientos fijas y soportadas;
- Paralelismo entre el eje del tornillo y el recorrido de la guía lineal;
- Altura y posición lateral del soporte de tuerca;
- alineación del acoplamiento;
- Precarga del soporte;
- Rectitud del tornillo y daños por manipulación.
Una comprobación práctica es desconectar el motor y mover la tuerca o la mesa en toda su carrera. Una posición apretada, una resistencia periódica o un cambio repentino de par deben corregirse antes de realizar pruebas a alta velocidad.
¿Cuándo es SFU1605 una opción razonable?
SFU1605 puede ser adecuado cuando se aplican la mayoría de las siguientes condiciones:
- El tornillo es lo suficientemente corto como para mantener un margen seguro de velocidad crítica;
- La velocidad lineal requerida no fuerza al tornillo a RPM excesivas;
- La carga transportada está dentro de la clasificación de la tuerca seleccionada;
- El ciclo de trabajo es intermitente o moderado en lugar de operación continua a velocidad extrema;
- El tornillo utiliza una disposición fija-fija o fija-fija adecuada;
- La precarga de la tuerca y el lubricante se seleccionan según la velocidad de funcionamiento;
- El bastidor de la máquina, las guías y las superficies de montaje están alineados con precisión;
- La aplicación se beneficia de la estructura compacta de 16 mm.
Los ejemplos pueden incluir equipos CNC compactos, máquinas de grabado, correderas de automatización cortas, sistemas de inspección y otras máquinas que requieren una velocidad de desplazamiento moderada con posicionamiento controlado.
El modelo no debe recomendarse sólo porque la carga en movimiento es liviana. Un tornillo largo pero ligeramente cargado puede aún no pasar la verificación de velocidad crítica.
¿Cuándo debería considerarse otro modelo?
Se deberá evaluar otro diámetro, estructura de paso o tuerca cuando:
- Las RPM requeridas del tornillo están cercanas a la velocidad crítica calculada;
- El tornillo es largo en relación con su diámetro de 16 mm;
- El eje funciona continuamente a alta velocidad;
- El aumento de temperatura o el ruido ya son excesivos;
- La carga axial o rigidez requerida excede el rango de diseño SFU1605;
- El cable de 5 mm requiere más RPM del motor de las que el variador puede proporcionar;
- La máquina requiere una aceleración y desaceleración muy rápidas;
- La estructura de soporte no puede proporcionar la rigidez adecuada.
¿SFU1610, SFU2005 o SFU2505?
La alternativa correcta depende de qué limitación se esté abordando.
| Alternativa | ¿Qué cambia? | Cuando puede ayudar | Lo que aún debe comprobarse |
|---|---|---|---|
| SFU1610 | Mismo diámetro nominal, cable de 10 mm. | Reduce las RPM requeridas a la mitad para la misma velocidad lineal | Par del motor, resolución de avance, dimensiones de tuerca y velocidad crítica |
| SFU2005 | Diámetro mayor, mismo cable de 5 mm | Mejora la rigidez del eje y puede aumentar la velocidad crítica. | Las RPM requeridas permanecen sin cambios porque el avance sigue siendo de 5 mm |
| SFU2505 | Diámetro aún mayor, mismo cable de 5 mm | Admite ejes más largos o más rígidos cuando el espacio lo permite | Mayor inercia, mayores dimensiones de tuerca y rodamiento, RPM requeridas sin cambios |
| Estructura de tuerca giratoria o con alto contenido de plomo | Cambia la disposición general de la transmisión. | Ejes de carrera larga que requieren alta velocidad lineal | Carga, precisión, tamaño del motor, velocidad de circulación y diseño de instalación. |
Un diámetro mayor aumenta la rigidez del eje pero no reduce las RPM requeridas para una velocidad determinada si el avance permanece en 5 mm. Cuando el problema principal son las RPM excesivas, aumentar el avance puede ser más efectivo que aumentar solo el diámetro.
Una práctica comprobación de alta velocidad del SFU1605
- Defina la velocidad lineal máxima.Utilice mm/min en lugar de "rápido" o "alta velocidad".
- Convierte la velocidad a RPM.Divida la velocidad lineal requerida por el avance de 5 mm.
- Confirme la distancia de apoyo.Utilice la distancia efectiva entre los soportes de los rodamientos, no solo la longitud total del tornillo.
- Verifique la velocidad crítica del eje.Incluya la disposición de soporte real y un margen de seguridad adecuado.
- Verifique el límite de circulación de la tuerca.Confirme el valor de RPM o DN permitido para la tuerca SFU1605 seleccionada.
- Verifique la capacidad de carga y la vida útil.Incluye aceleración, gravedad, fuerza de mecanizado y ciclo de trabajo.
- Confirme la precarga y el par de funcionamiento.Evite precargas innecesarias en un eje de prioridad de velocidad.
- Confirmar la lubricación.Haga coincidir el lubricante y el método de suministro con la velocidad y el tiempo de funcionamiento.
- Verifique la alineación y los cojinetes de soporte.Corrija la unión antes de realizar la prueba eléctrica.
- Realiza una prueba de velocidad por etapas.Comience a baja velocidad y controle la vibración, el ruido, la corriente del motor y la temperatura.
¿Qué información se debe proporcionar a DLY?
Para determinar si SFU1605 es adecuado para un eje de alta velocidad específico, proporcione:
- Velocidad lineal máxima requerida;
- Viajes efectivos;
- Longitud total del tornillo;
- Distancia entre soportes de rodamientos;
- Disposición de soporte fijo, fijo-fijo u otra disposición de soporte;
- Instalación horizontal, vertical o inclinada;
- Masa en movimiento y fuerza axial externa;
- Máxima aceleración y desaceleración;
- Tiempo de funcionamiento continuo y ciclo de trabajo;
- Precisión y repetibilidad requeridas;
- Juego axial o precarga requeridos;
- Velocidad máxima del motor y disposición del acoplamiento;
- Plano de mecanizado final y espacio de instalación disponible.
Revise las estructuras de tuercas, dimensiones y datos de carga disponibles en el DLYhusillo de bolas 1605página.
Para obtener una explicación completa de las verificaciones de RPM, avance, velocidad crítica y DN, consultecómo seleccionar un husillo de bolas para funcionamiento a alta velocidadyCómo calcular la velocidad crítica del husillo de bolas..
Respuesta final
El SFU1605 se puede utilizar para movimientos moderadamente rápidos cuando el tornillo es corto, está correctamente apoyado y operado por debajo del límite de velocidad crítica del eje y del límite de circulación de la tuerca. Suele ser adecuado para equipos compactos donde el espacio y el coste son importantes.
Sin embargo, su avance de 5 mm requiere altas RPM del tornillo cuando aumenta la velocidad lineal solicitada. Para carreras largas o desplazamientos realmente a alta velocidad, el SFU1610, un tornillo de avance más grande, un eje de mayor diámetro o una estructura de tuerca giratoria pueden ser más apropiados.
No apruebe SFU1605 para un eje de alta velocidad únicamente por el número de modelo. Envíe a DLY la velocidad lineal, la longitud del tornillo, la distancia de soporte, la carga, la aceleración, el ciclo de trabajo y el plano de instalación para que el diámetro, el paso y la disposición del soporte se puedan verificar juntos.
