Paralelismo del husillo de bolas: Cómo alinear un husillo de bolas durante la instalación

Paralelismo del husillo de bolasDescribe en qué medida el eje del tornillo sigue la dirección de desplazamiento establecida por las guías lineales de la máquina. La alineación correcta también requiere que el cojinete del extremo fijo, el cojinete del extremo flotante y la carcasa de la tuerca de bolas compartan una línea central compatible.

Si estos componentes se fuerzan a diferentes posiciones durante la instalación, el husillo de bolas aún puede girar, pero el conjunto puede desarrollar un par desigual, calor, vibración, ruido, inestabilidad de posicionamiento y desgaste prematuro.

¿Qué se debe alinear en un sistema de husillo de bolas?

Un husillo de bolas no define por sí solo la dirección de movimiento de un eje de máquina. En la mayoría de los sistemas, las guías lineales limitan la mesa o el carro y establecen su trayectoria de desplazamiento. El husillo de bolas debe instalarse para seguir ese recorrido sin forzar la tuerca o los cojinetes de soporte hacia los lados.

Por tanto, la instalación implica varias condiciones relacionadas:

• Paralelismo entre el eje del tornillo y el recorrido de la guía lineal
• Coaxialidad entre los asientos del rodamiento de extremo fijo y flotante.
• Altura y posición lateral correctas de la carcasa de la tuerca de bolas
• Cuadratura de las superficies de montaje de la unidad de soporte
• Concentricidad de los muñones de tornillo mecanizados.
• Alineación entre el eje del motor, el acoplamiento y el eje del tornillo

Estas condiciones deben evaluarse como un solo montaje. Corregir un punto mientras se fuerza a otro componente a salir de su posición no crea un eje correctamente alineado.

El paralelismo, la coaxialidad y el agotamiento son diferentes

Estos términos suelen confundirse durante la instalación de husillos de bolas.

Paralelismo

El paralelismo describe si el eje del husillo de bolas permanece en la misma relación vertical y horizontal con respecto al recorrido de la guía lineal durante toda la carrera.

coaxialidad

La coaxialidad describe si el soporte fijo, el soporte flotante, los muñones de tornillo y la tuerca de bolas están ubicados alrededor de un eje común compatible.

Descentramiento radial

El descentramiento radial es el cambio medido en una superficie a medida que gira el tornillo. Puede deberse a un eje doblado, un error de mecanizado del muñón, una instalación de rodamientos, contaminación en una superficie de ubicación o un montaje incorrecto.

Colocar un indicador de cuadrante contra el eje y girarlo mide principalmente el descentramiento. Por sí solo no confirma que el tornillo esté paralelo al recorrido de la guía lineal.

Por qué es importante la alineación del husillo de bolas

Un husillo de bolas está diseñado principalmente para transmitir carga axial. La desalineación introduce fuerzas radiales no deseadas y momentos de flexión en el tornillo, la tuerca de bolas, los cojinetes de soporte y la estructura de montaje.

Las posibles consecuencias incluyen:

• Par de funcionamiento desigual
• Aumento anormal de temperatura
• Ruido y vibración
• Desgaste acelerado de la pista de rodadura y de la bola.
• Sobrecarga del soporte
• Fallo prematuro del acoplamiento
• Coherencia de posicionamiento reducida
• Sobrecarga del servo o corriente excesiva del motor

Una precarga más alta no corrige la desalineación. Un husillo de bolas precargado suele ser más sensible a errores de instalación porque ya contiene carga interna.

Herramientas utilizadas para comprobar el paralelismo de los husillos de bolas

El equipamiento exacto depende de la estructura de la máquina y de la precisión requerida. Las herramientas de inspección comunes incluyen:

• Indicador de prueba de cuadrante y soporte magnético o mecánico rígido
• Regla de precisión
• Bloques patrón
• Nivel de precisión
• Mandril de alineación o barra de referencia
• llave dinamométrica
• Equipos de medición de torque de rango bajo
• Equipos de alineación láser para instalaciones de mayor precisión
• Interferómetro láser para verificación de posicionamiento final

Un calibrador o un micrómetro exterior puede verificar las dimensiones de los componentes, pero por sí solo no puede establecer la alineación del eje completo del husillo de bolas.

Comprobaciones previas a la instalación

Inspeccionar el conjunto del husillo de bolas.

Revise el eje del tornillo, los muñones mecanizados, la tuerca de bolas, los componentes de retorno, los sellos y las unidades de soporte para detectar daños visibles por impacto, corrosión, contaminación o deformación.

No retire la tuerca de bola del tornillo a menos que estén disponibles el manguito de transferencia y el procedimiento de reensamblaje correctos. Quitarlo directamente puede permitir que las bolas caigan de sus circuitos de circulación.

Inspeccionar las superficies de montaje.

Limpie los asientos de la carcasa del cojinete, la superficie del soporte de la tuerca, los hombros de posicionamiento y los orificios roscados. Las rebabas, la pintura, las astillas, las abolladuras y la contaminación atrapada pueden desplazar una unidad de soporte o distorsionar la carcasa de la tuerca cuando se aprietan los pernos.

Verifique que las superficies de montaje cumplan con los requisitos de planitud, escuadra, altura y posición del dibujo de la máquina.

Primero complete la instalación de la guía lineal

Debido a que las guías lineales normalmente establecen la trayectoria del carro, se deben instalar, alinear y verificar antes de la alineación final del husillo de bolas. Intentar utilizar el husillo de bolas para colocar una mesa desalineada en su posición colocará una carga radial no deseada en la tuerca.

Confirmar el acuerdo de soporte

Identifique el extremo fijo y el extremo flotante antes del montaje. El extremo fijo establece la posición axial del tornillo, mientras que el extremo flotante normalmente soporta el eje radialmente y permite el movimiento axial causado por la expansión térmica.

Procedimiento de instalación y alineación de husillos de bolas

El siguiente procedimiento describe la lógica general de una instalación de husillo de bolas fijo-flotante. Los requisitos de dibujo y apriete del fabricante deben tener prioridad cuando difieran.

Paso 1: instale el soporte de extremo fijo

Monte la unidad de soporte del lado fijo en su superficie de referencia preparada. Mantenga los sujetadores lo suficientemente ajustados para ubicar la unidad y al mismo tiempo permita una alineación controlada si el diseño requiere ajuste.

Confirme que la superficie de ubicación de la unidad de soporte esté asentada correctamente y que no haya rebabas ni contaminación atrapadas debajo de ella. Apriete la contratuerca del cojinete y los sujetadores de la unidad de soporte según el procedimiento especificado.

Paso 2: Coloque el tornillo en las unidades de soporte.

Manipule el tornillo con cuidado y evite aplicar fuerza de impacto a través de las pistas del rodamiento. El muñón mecanizado debe ajustarse a la disposición de rodamientos especificada; una galga de espesores entre el muñón del eje y el cojinete no es el método correcto para establecer la alineación.

Instale el soporte del extremo flotante sin fijar involuntariamente el tornillo axialmente. En esta etapa, deje los sujetadores de la carcasa lo suficientemente flojos si es necesario realizar ajustes.

Paso 3: coloque la carcasa de la tuerca de bolas

Fije la tuerca de bolas a su carcasa o soporte de acuerdo con la orientación de montaje especificada. Sostenga el tornillo de modo que no sea necesario que la tuerca soporte el peso del eje durante la instalación.

Conecte la carcasa de la tuerca a la mesa móvil con los pernos inicialmente flojos o ligeramente ajustados. Esto permite que el soporte de la tuerca se asiente en una posición compatible con el eje del tornillo y el recorrido de la guía.

No alinee la tuerca de bolas apretando completamente los pernos de montaje contra un espacio visible. Si existe un espacio, inspeccione la altura de montaje, la geometría del soporte, la posición de la unidad de soporte y las superficies de referencia.

Paso 4: mueve la mesa a lo largo del trazo

Mueva el carro lentamente con la mano o a la velocidad de conducción segura más baja. Observe si la resistencia cambia en diferentes posiciones.

El husillo de bolas debe girar suavemente sin atascarse. Si la carcasa de la tuerca se desplaza a medida que se mueve la mesa, su posición original no estaba alineada con la trayectoria de desplazamiento.

Mueva el carro cerca del extremo fijo, medio y flotante mientras ubica gradualmente la carcasa de la tuerca y las unidades de soporte. Evite el apriete final en un solo extremo de la carrera sin comprobar el recorrido restante.

Paso 5: Verifique la alineación horizontal y vertical

Cuando la estructura de la máquina lo permita, monte un indicador de cuadrante en el carro móvil y mida contra una superficie de referencia adecuada o un mandril de alineación asociado con el eje del tornillo. Mueva el carro a lo largo de las guías lineales sin girar el componente de referencia.

Registre el cambio tanto en la dirección horizontal como en la vertical. Esto evalúa cómo cambia el eje de referencia del tornillo en relación con el recorrido de la guía.

Una pista de rodadura roscada no es una superficie indicadora ideal. Utilice una superficie de referencia mecanizada, una barra de alineación, una referencia de unidad de soporte u otro método definido por el diseño de la máquina.

Paso 6: verifique el descentramiento del tornillo por separado

Coloque el indicador de cuadrante contra el muñón mecanizado especificado o el diámetro de referencia y gire lentamente el tornillo. Esta prueba verifica el descentramiento radial en lugar del paralelismo.

Si se mide un descentramiento excesivo, inspeccione la rectitud del eje, el mecanizado del muñón, el asiento del rodamiento, el estado de la contratuerca y la contaminación en los hombros de ubicación.

Paso 7: Ajustar con métodos apropiados

Si el eje del tornillo no está alineado con el recorrido de la guía, corrija la posición de montaje responsable. Dependiendo del diseño de la máquina, el ajuste puede implicar:

• Reposicionamiento de la carcasa de la unidad de soporte
• Corrección de la posición lateral del soporte de tuerca
• Usar cuñas preparadas con precisión debajo de superficies de montaje aprobadas
• Corrección de la altura del alojamiento de la tuerca.
• Eliminación de rebabas o contaminación
• Remecanizado de una superficie de montaje fuera de tolerancia

No utilice pilas aleatorias de cuñas blandas o desiguales. Las cuñas deben proporcionar un soporte estable en toda el área de contacto requerida y no deben distorsionar la carcasa cuando se aprietan.

Paso 8: Apretar los componentes progresivamente

Una vez que la alineación sea aceptable, apriete progresivamente la carcasa de la tuerca y los sujetadores de la unidad de soporte en la secuencia especificada. Vuelva a verificar la alineación y la resistencia de funcionamiento después de cada etapa porque el ajuste puede desplazar o distorsionar los componentes.

No asuma que la posición permanece sin cambios después de aplicar el torque final.

Cómo confirmar la alineación sin una medición directa del paralelismo

Algunas estructuras de máquinas no brindan acceso para la medición directa del indicador a lo largo del eje del tornillo. En estos casos, la alineación también se puede evaluar mediante varias observaciones relacionadas.

Par de funcionamiento durante toda la carrera

Mida o controle el par necesario para mover el conjunto a una velocidad baja y constante. Un gran aumento cerca de un extremo o en una posición repetida puede indicar desalineación, interferencia local, contaminación o deformación del eje.

Movimiento de la carcasa de la tuerca

Con los pernos de montaje aflojados de manera segura según el procedimiento de instalación, observe si la carcasa de la tuerca intenta moverse hacia los lados o verticalmente a medida que se desplaza la mesa. El movimiento indica que la posición de la carcasa no es compatible con el eje del tornillo.

Corriente del motor

Una vez completada la instalación mecánica, controle la corriente del motor a una velocidad baja y constante en ambas direcciones. Los cambios de corriente significativos a lo largo de la carrera pueden indicar una resistencia mecánica variable.

La corriente del motor es un indicador de apoyo, no un sustituto de la medición mecánica. La fricción de la guía, los sellos, la distribución de carga y los ajustes de transmisión también pueden afectar la lectura.

¿Qué tolerancia de paralelismo se debe utilizar?

No existe una tolerancia única de paralelismo de husillos de bolas que se aplique a todas las máquinas. El valor aceptable depende de:

• Diámetro y longitud del tornillo
• Grado de precisión
• Precarga de tuerca
• Disposición de soporte
• Viaje de la máquina
• Velocidad de funcionamiento
• Precisión de posicionamiento requerida
• Rigidez del soporte de tuerca y de las carcasas de soporte.

Utilice la tolerancia indicada en el dibujo de la máquina, el dibujo del husillo de bolas o las instrucciones de instalación del fabricante. Un valor general tomado de otra máquina puede no ser adecuado para el conjunto actual.

Comprobaciones posteriores a la instalación

Comprobar movimiento suave

Mueva el eje durante toda su carrera a baja velocidad. Compruebe si hay atascos, ruidos anormales, picos de torsión repetidos y cambios repentinos en la corriente del motor.

Comprobar temperatura

Haga funcionar el eje gradualmente en condiciones controladas y controle la tuerca de bolas, el soporte del extremo fijo, el soporte del extremo flotante, el motor y el acoplamiento. El calentamiento rápido o localizado puede indicar una precarga excesiva, problemas de lubricación, errores en los rodamientos o desalineación.

Verifique la alineación del acoplamiento

El acoplamiento debe compensar sólo la desalineación limitada especificada por su diseño. No debe utilizarse para ocultar un desplazamiento importante entre el eje del motor y el eje del tornillo.

Verificar la precisión del posicionamiento

Una vez que la instalación mecánica esté estable, verifique la precisión del posicionamiento y la repetibilidad utilizando el equipo apropiado para los requisitos de la máquina. Los ejes de alta precisión pueden requerir un interferómetro láser o una comparación de escala lineal.

La compensación de posicionamiento debe realizarse sólo después de que se hayan corregido la holgura, la desalineación y otros errores mecánicos.

Errores comunes en la instalación de husillos de bolas

• Uso del husillo de bolas para colocar guías desalineadas en su posición
• Apretar completamente la carcasa de la tuerca antes de comprobar toda la carrera.
• Forzar el soporte de tuerca esférica contra un error de altura de montaje
• Descentramiento de tornillo confuso con paralelismo
• Uso de una galga de espesores para establecer el ajuste del eje al rodamiento
• Sujetar el extremo flotante axialmente
• Uso del acoplamiento para compensar el desplazamiento importante del eje
• Ignorar rebabas y contaminación en las superficies de montaje
• Girar el tornillo a alta velocidad antes de completar las comprobaciones a baja velocidad
• Desmontaje de la tuerca esférica sin casquillo de transferencia

Signos de desalineación del husillo de bolas

Vuelva a verificar la instalación si el sistema desarrolla:

• Torque desigual a lo largo del recorrido
• Encuadernación cerca de un extremo
• Aumento de la corriente del motor
• Ruido anormal después de apretar la carcasa de la tuerca
• Calentamiento rápido en la tuerca o en los cojinetes de apoyo.
• Daños repetidos en el acoplamiento
• Vibración a la velocidad de funcionamiento.
• Desgaste prematuro del sello, la bola, la pista de rodadura o el rodamiento

Si la resistencia disminuye cuando se aflojan la carcasa de la tuerca o los sujetadores de la unidad de soporte, se debe inspeccionar la posición de montaje o la precisión de la superficie antes de que la máquina vuelva a funcionar.

Soporte de instalación de husillo de bolas DLY

DLY suministra husillos de bolas laminados y rectificados con las correspondientes opciones de unidad de soporte y mecanizado de extremos de eje. Las combinaciones comunes de lado fijo y flotante incluyen BK/BF, FK/FF y EK/EF.

Explora DLYgama de husillos de bolasyunidades de soporte de husillo de bolas.

Para una instalación nueva, proporcione el modelo del husillo de bolas, el diámetro, el paso, la longitud, el grado de precisión, el requisito de precarga, la disposición del soporte y el plano del extremo del eje. La altura de instalación y las interfaces de la tuerca de bolas, las unidades de soporte y el acoplamiento deben revisarse juntos.

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