El juego aceptable del husillo de bolas depende de lo que se espera que haga el eje. Un eje de transporte general puede tolerar una pequeña cantidad de movimiento perdido, mientras que un eje de mecanizado CNC, inspección o posicionamiento de precisión puede requerir un juego axial muy bajo o una tuerca de bolas precargada.
No existe un valor de juego único que sea correcto para cada máquina. El valor permitido debe ser inferior al error de posicionamiento permitido cuando el eje invierte la dirección. La medición también debe separar la holgura dentro de la tuerca de bolas del movimiento en los cojinetes de soporte, el acoplamiento, el soporte de la tuerca y la estructura de la máquina.
Juego axial y juego axial del husillo de bolas
El juego del husillo de bolas es el movimiento perdido que se observa cuando se invierte la dirección de rotación o la carga axial. El juego axial dentro de la tuerca de bolas es una posible fuente de esta pérdida de movimiento.
Sin embargo, un indicador de cuadrante montado en la máquina puede medir el movimiento combinado de:
- Las tuercas de bolas y las pistas de rodadura del tornillo;
- Los cojinetes de soporte del lado fijo;
- El acoplamiento del motor y la conexión del eje;
- La brida de tuerca y el soporte de montaje;
- El sistema de guía y carro;
- El bastidor de la máquina bajo carga inversa.
Por esa razón, el error de inversión del eje medido no debe informarse automáticamente como juego de la tuerca de bolas.
Rangos típicos de juego axial
Los siguientes rangos son útiles como referencia de ingeniería inicial. No son límites de aceptación universales para cada modelo o máquina de DLY.
| Juego axial | Interpretación general | Posible dirección de aplicación | Nota importante |
|---|---|---|---|
| 0 o menos de cero | Condición de juego cero o precarga | Posicionamiento de precisión, carga inversa y ejes de alta rigidez | La precarga aumenta el torque, el calor y la sensibilidad de la instalación. |
| Hasta 0,005 mm | Juego axial muy bajo | Automatización de precisión y posicionamiento bidireccional controlado. | La pérdida de movimiento del sistema completo puede ser aún mayor |
| Hasta 0,01 mm | Juego axial bajo | CNC general, automatización y repetición de posicionamiento donde el presupuesto de error lo permita | Confirmar la precisión de la inversión bajo carga real |
| Hasta 0,02 mm | Juego axial moderado | Transporte, manipulación y posicionamiento no crítico. | Puede ser visible en un posicionamiento bidireccional fino |
| Hasta 0,05 mm | Mayor espacio libre permitido | Transferencia de baja precisión o aplicaciones de carga unidireccional | Generalmente no es adecuado cuando se requiere una inversión precisa |
El límite de aceptación correcto debe provenir del presupuesto de error de posicionamiento de la máquina y de la especificación del husillo de bolas seleccionado. Un valor descrito como aceptable para un eje de transporte puede ser inaceptable para un eje de mecanizado.
¿Cuándo es aceptable una pequeña cantidad de reacción?
Puede ser aceptable una pequeña cantidad de juego axial cuando:
- El eje se mueve principalmente en una dirección bajo una carga axial constante;
- La aplicación transporta piezas en lugar de realizar mecanizado de precisión;
- La tolerancia de posicionamiento es sustancialmente mayor que el error de inversión medido;
- El controlador utiliza un valor de compensación de holgura verificado y estable;
- Una menor fricción y un menor par de marcha son más importantes que la máxima rigidez;
- El husillo de bolas se utiliza para ajuste manual o posicionamiento no crítico.
Por ejemplo, el juego axial puede tener poco efecto mientras una carga vertical mantiene consistentemente la tuerca cargada en una dirección. Se vuelve más importante cuando la dirección de la carga se invierte o la máquina se acerca a la misma posición desde direcciones opuestas.
¿Cuándo la reacción debería ser cercana a cero?
Se debe considerar un juego axial o precarga muy bajos cuando el eje realiza:
- Posicionamiento bidireccional repetido;
- Contorneado CNC o interpolación entre múltiples ejes;
- Movimiento de molienda, medición o inspección;
- Inversión frecuente de dirección bajo carga;
- Posicionamiento fino sin retroalimentación lineal directa;
- Mecanizado donde las marcas de inversión afectan la superficie acabada;
- Servocontrol que requiere alta rigidez axial.
El "juego cero" no debe interpretarse como un desplazamiento elástico cero. Incluso un husillo de bolas precargado, un cojinete de soporte y la estructura de una máquina se deforman ligeramente bajo carga.
La precarga no es lo mismo que el grado de precisión
La precarga reduce o elimina el juego axial y aumenta la rigidez de la tuerca. Principalmente mejora el comportamiento cuando se invierte la carga o el sentido de marcha.
La precarga no cambia la precisión del avance fabricado del eje del tornillo. Un tornillo C7 no se convierte en C5 o C3 porque la tuerca está precargada.
Una precarga excesiva puede causar:
- Mayor par de funcionamiento;
- Mayor aumento de temperatura;
- Mayor demanda de par motor;
- Mayor sensibilidad a la desalineación;
- Vida más corta si la lubricación es inadecuada;
- Desgaste anormal bajo funcionamiento continuo a alta velocidad.
Por lo tanto, el nivel de precarga debe coincidir con la rigidez, velocidad, carga, ciclo de trabajo y condiciones térmicas requeridas.
No juzgue el juego por la apariencia del husillo de bolas
La apariencia externa de un husillo de bolas no puede confirmar si la tuerca está precargada o cuánto juego axial tiene.
Las tuercas con diferentes estructuras de brida y cuerpo también pueden usar diferentes especificaciones de precarga o espacio libre.
Una fotografía del producto no puede mostrar si el juego axial es de 0,005 mm, 0,01 mm o 0,02 mm. El valor debe provenir de la especificación del modelo, registro de inspección o medición controlada.
¿Tiene un husillo de bolas con alto contenido de plomo más juego?
No necesariamente. Un paso mayor no crea automáticamente un espacio mayor entre las bolas y las pistas de rodadura.
La reacción se ve afectada más directamente por:
- Coincidencia de bolas y pistas de rodadura;
- Precarga de tuerca o clase de juego;
- Variación del diámetro de la bola;
- Desgaste de la pista de rodadura;
- Estructura de tuerca y circuitos de bolas;
- Lubricación y contaminación;
- Estado de soporte y montaje.
El avance alto cambia la relación de transmisión, el par motor requerido, las RPM del tornillo y la resolución de posicionamiento. No debe describirse como una causa automática de reacción excesiva.
¿Los husillos de bolas laminadas siempre tienen más juego?
No. Laminado y rectificado describen cómo se fabrica la pista de rodadura del tornillo. El juego axial o precarga describe el ajuste entre el tornillo, las bolas y la tuerca.
Un husillo de bolas laminado se puede montar con un juego axial reducido, mientras que un husillo de bolas rectificado también puede tener un juego mensurable si se suministra sin precarga.
El proceso de fabricación afecta principalmente a la precisión del plomo, al control de la superficie y al coste alcanzables. El juego debe confirmarse por separado del grado de precisión del tornillo.
Cómo medir el juego del husillo de bolas
La medición debe aplicar una inversión de dirección controlada y al mismo tiempo evitar que se muevan componentes no relacionados.
Un método práctico a nivel de máquina es:
- Limpie y lubrique el husillo de bolas según las condiciones normales de funcionamiento.
- Coloque el eje cerca del centro de su carrera normal.
- Conecte un indicador de cuadrante a una parte estacionaria rígida de la máquina.
- Coloque la punta del indicador contra la mesa móvil o el soporte de tuerca en la dirección de desplazamiento.
- Aplique un pequeño movimiento controlado o fuerza en una dirección axial.
- Establezca el indicador en cero después de que el sistema se estabilice.
- Invierte la fuerza o ordena lentamente.
- Registre el movimiento antes de que el tornillo comience a producir el recorrido correspondiente de la mesa.
- Repita la prueba en varias posiciones a lo largo del trazo.
La fuerza de prueba, la posición de medición y el estado de la máquina deben permanecer constantes. Es posible que una prueba empujada manualmente sin una fuerza definida no sea repetible.
Separe la holgura de la tuerca del movimiento del soporte-cojinete
Si el eje completo muestra un error de inversión excesivo, el siguiente paso es identificar dónde ocurre el movimiento.
| Posible fuente | Signo típico | Dirección de inspección |
|---|---|---|
| Juego axial de la tuerca de bolas | Movimiento axial relativo entre la tuerca y el tornillo. | Mida el cuerpo de la tuerca en relación con el eje del tornillo. |
| Rodamiento de soporte lateral fijo | El eje del tornillo se mueve axialmente con respecto a la carcasa del cojinete. | Mida el extremo del tornillo contra la carcasa fija. |
| Acoplamiento o conexión del motor | La rotación del motor ocurre antes de la rotación correspondiente del tornillo. | Marque y compare ambos lados del acoplamiento. |
| Soporte de tuerca o pernos de brida | Movimiento visible o medible del bracket durante la inversión | Indicador a través de la interfaz brida-soporte |
| Espacio libre para guía o carro | El movimiento de la mesa incluye balanceo o desplazamiento lateral. | Medir en varios puntos del carro. |
Reemplazar la tuerca de bolas no corregirá el juego causado por un cojinete de soporte, un acoplamiento o un soporte de tuerca sueltos.
La compensación del juego no repara el juego mecánico
Un controlador puede aplicar un valor de compensación almacenado cuando el eje cambia de dirección. Esto puede mejorar el posicionamiento ordenado cuando el juego mecánico es pequeño, estable y repetible.
La compensación es menos efectiva cuando:
- El valor medido cambia a lo largo del trazo;
- El espacio libre cambia con la carga;
- El cojinete o acoplamiento de soporte se mueve de forma impredecible;
- El desgaste sigue aumentando;
- La máquina realiza el contorno bajo fuerza cambiante;
- El carro se balancea o se deforma al dar marcha atrás.
La compensación de software no debe utilizarse para ocultar sujetadores sueltos, pistas de rodadura dañadas o cojinetes de soporte inestables.
¿Cuándo es demasiado alta la reacción medida?
El valor medido es demasiado alto cuando consume una parte inaceptable de la tolerancia de posicionamiento total de la máquina o causa un problema visible en el proceso.
Las señales de advertencia incluyen:
- El eje alcanza diferentes posiciones según la dirección de aproximación;
- La interpolación circular produce una marca cerca de los cambios de cuadrante;
- La máquina requiere actualizaciones frecuentes de compensación;
- La reacción ha aumentado en comparación con los registros de inspección anteriores;
- Aparece ruido o vibración durante la marcha atrás;
- La tuerca o el cojinete de soporte tiene un movimiento axial detectable;
- Las dimensiones de la pieza terminada cambian con la dirección de corte;
- El valor medido excede la clase de espacio libre especificada.
Qué comprobar cuando la reacción ha aumentado
- Repita la medición.Confirme la configuración del indicador, la fuerza de prueba y la inversión de dirección.
- Inspeccione los cojinetes de soporte.Verifique las tuercas de seguridad, la precarga del rodamiento y el movimiento axial de la carcasa.
- Inspeccione el acoplamiento.Compruebe los tornillos de sujeción, las chavetas, los cubos y el ajuste del eje.
- Inspeccione el montaje de la tuerca.Verifique los pernos de las bridas, la rigidez del soporte y las superficies de ubicación.
- Comprobar la lubricación y la contaminación.Una mala lubricación puede acelerar el desgaste de las pistas de rodadura.
- Inspeccione la pista del tornillo.Busque picaduras, hendiduras, corrosión o desgaste desigual.
- Compara varias posiciones de trazo.La variación local puede indicar un desgaste desigual del tornillo.
- Confirme la especificación de la tuerca original.Determine si se suministró con holgura o precarga.
No instale automáticamente bolas más grandes ni aumente la precarga sin confirmar la condición de la pista de rodadura y el diseño original de la tuerca. La coincidencia incorrecta de las bolas puede generar un torque excesivo y acortar la vida útil.
¿Reemplazar la tuerca o el husillo de bolas completo?
Reemplazar solo la tuerca puede ser razonable cuando:
- La pista de rodadura del tornillo permanece en buen estado;
- Se conocen el modelo de tuerca original y las especificaciones correspondientes;
- La tuerca de repuesto se puede combinar con el tornillo existente;
- Se han descartado los cojinetes de soporte y la estructura de montaje;
- Se puede confirmar el juego axial requerido o la condición de precarga.
Un reemplazo completo de tornillos y tuercas puede ser más seguro cuando:
- La pista de rodadura del tornillo está desgastada, picada o corroída;
- La reacción varía significativamente a lo largo de la carrera;
- El tamaño original de la bola y los datos de precarga no están disponibles;
- La tuerca no puede coincidir de forma fiable con el tornillo antiguo;
- La máquina requiere restauración de un nivel de precisión verificado.
¿Qué información se debe enviar a DLY?
Para evaluar si un valor de juego medido es aceptable, proporcione:
- Modelo completo de husillo de bolas y tuerca;
- Diámetro del tornillo, paso y longitud total;
- Valor de juego medido o pérdida de movimiento;
- Método de medición y fuerza de prueba aplicada;
- Posición a lo largo del tornillo donde se realizó la prueba;
- Si el valor cambia a lo largo del trazo;
- Precisión de posicionamiento de la máquina requerida;
- Instalación horizontal, vertical o inclinada;
- Carga axial normal y carga inversa;
- Disposición de soporte-cojinete y acoplamiento;
- Tiempo de funcionamiento, historial de lubricación y mantenimiento;
- Fotos o vídeo de la configuración de medición.
Para obtener la explicación completa de las causas y la prevención, leaJuego del husillo de bolas: qué es y cómo prevenirlo.
Para estructuras de tuercas diseñadas para reducir el juego axial, revise el DLYgama de tuercas de bolasyOpciones de husillo de bolas de doble tuerca.
Respuesta final
El juego aceptable del husillo de bolas es la cantidad de error de inversión que permanece dentro del requisito de posicionamiento de la máquina. Como referencia general, las clases de juego axial pueden variar desde cero o precarga hasta aproximadamente 0,005 mm, 0,01 mm, 0,02 mm o 0,05 mm, según el diseño del husillo de bolas y la aplicación prevista.
El posicionamiento bidireccional de precisión normalmente requiere un espacio libre o una precarga muy bajos. Las aplicaciones de transporte general y carga unidireccional pueden tolerar más espacio libre cuando se mantiene dentro del presupuesto de error de la máquina.
Antes de reemplazar la tuerca, confirme si el movimiento perdido medido proviene de la tuerca de bolas, los cojinetes de soporte, el acoplamiento, el soporte de montaje o el sistema de guía. Envíe a DLY el modelo, el valor medido, el método de prueba, la carga, los requisitos de precisión y el plano de instalación para su revisión técnica.
