En un sistema de husillo de bolas estándar, el eje del husillo gira mientras se evita que la tuerca de bolas gire y se mueve linealmente con la mesa de la máquina. En un sistema de tuerca giratoria, el eje del tornillo permanece estacionario mientras una unidad de tuerca de bolas soportada gira y se desplaza a lo largo del eje.
El diseño de tuerca giratoria se selecciona principalmente para ejes de carrera larga y alta velocidad donde la rotación de un eje de tornillo largo podría crear problemas de velocidad crítica, vibración o latigazo del tornillo. Para recorridos cortos y medianos, un sistema de tornillo giratorio estándar suele ser más sencillo y económico.
Cómo se mueven los sistemas de dos husillos de bolas
Sistema de tornillo giratorio estándar
En un eje de husillo de bolas convencional, un motor hace girar el eje del husillo a través de un acoplamiento, polea o caja de cambios. Se evita que la tuerca de bolas gire mediante su conexión a la mesa móvil. A medida que el tornillo gira, la tuerca y la mesa se desplazan a lo largo del eje del tornillo.
Llamar a esto "tuerca de bolas fija" puede resultar engañoso. La tuerca está fijada contra la rotación, pero no está fijada contra el movimiento lineal.
Sistema de tuerca de bola giratoria
En un sistema de tuerca giratoria, el eje del tornillo se instala como un componente estacionario. La tuerca de bolas se soporta dentro de una carcasa de cojinete y se acciona a través de una polea, correa, engranaje u otra estructura de transmisión.
A medida que la tuerca gira con respecto al tornillo estacionario, la unidad de tuerca completa se desplaza a lo largo del eje del tornillo y mueve el carro adjunto.
Tuerca de bolas giratoria versus tuerca de bolas estándar
| Comparación | Sistema de tuerca giratoria | Sistema de tornillo giratorio estándar |
|---|---|---|
| Eje del tornillo | permanece estacionario | Gira durante la operación |
| Tuerca de bolas | Gira y se mueve linealmente. | No gira sino que se mueve linealmente. |
| Ubicación de la unidad | La conexión de accionamiento actúa sobre la unidad de tuerca. | La conexión de accionamiento actúa sobre un extremo del tornillo. |
| Velocidad de carrera larga | Evita la rotación a alta velocidad del eje del tornillo largo. | Puede estar limitado por la velocidad crítica del tornillo y los azotes. |
| Inercia giratoria | Localizado principalmente en la tuerca, rodamientos y piezas motrices. | Incluye el eje del tornillo giratorio en toda su longitud. |
| masa en movimiento | Puede incluir la carcasa de la tuerca, los cojinetes, la polea y las piezas del lado del motor. | La mesa móvil normalmente lleva solo la tuerca y el alojamiento de la tuerca. |
| Varios vagones | Varias unidades de tuerca accionadas independientemente pueden utilizar un tornillo estacionario | El movimiento independiente en un tornillo giratorio es menos sencillo |
| Complejidad de instalación | Más alto; Requiere rodamientos de tuerca, carcasa y alineación de transmisión. | Más bajo; Las unidades de soporte estándar y la disposición de acoplamiento se utilizan ampliamente. |
| Costo | Generalmente más alto debido al conjunto de tuerca giratoria integrado | Generalmente más económico para ejes convencionales. |
| Uso típico | Sistemas de carrera larga, alta velocidad y multicarro | CNC y ejes de automatización de carrera corta y media |
Ventajas de un sistema de tuerca de bolas giratoria
Batidos de tornillo largo reducidos
Un tornillo giratorio largo puede doblarse y vibrar a medida que su velocidad de rotación se acerca al rango de velocidad crítica. Debido a que el eje del tornillo permanece estacionario en un diseño de tuerca giratoria, el sistema evita la limitación de velocidad crítica creada al girar todo el eje largo.
Esto no significa que la tuerca giratoria tenga una velocidad ilimitada. Los cojinetes de soporte de tuerca, la circulación de bolas, la lubricación, los sellos, la velocidad de la polea, la capacidad del motor y la generación de calor aún limitan la velocidad de operación permitida.
Menor inercia rotacional del elemento impulsor
En un sistema estándar, el motor debe acelerar y desacelerar todo el eje del tornillo. La inercia rotacional se vuelve más significativa a medida que aumentan el diámetro y la longitud del tornillo.
Un sistema de tuerca giratoria hace girar un conjunto más localizado. Esto puede mejorar la respuesta de aceleración en una máquina de carrera larga, aunque la mayor masa en movimiento lineal de la carcasa de la tuerca y las piezas impulsoras también debe incluirse en la selección del motor.
Múltiples unidades móviles independientes
Un eje de tornillo estacionario puede soportar dos o más unidades de tuercas giratorias cuando el diseño de la máquina requiere carros independientes o múltiples estaciones de trabajo. Cada unidad de tuerca requiere su propia disposición de accionamiento, control y prevención de colisiones.
Soporte de tornillo largo simplificado
Debido a que el tornillo no gira, la disposición del extremo del eje no necesita transmitir el par del motor de la misma manera que un diseño de tornillo giratorio convencional. El método de fijación real aún debe soportar la fuerza axial, mantener la alineación y controlar el comportamiento térmico.
Limitaciones y requisitos de diseño
La tuerca requiere un sistema de rodamiento externo
Una tuerca de bolas estándar no está diseñada para funcionar como un husillo giratorio sin soporte. El conjunto de tuerca giratoria requiere cojinetes para soportar la rotación y la fuerza axial, una carcasa rígida, interfaces precisas y una conexión de accionamiento adecuada.
La alineación de las unidades se vuelve más compleja
El eje del cojinete de tuerca, el eje del tornillo, la transmisión por correa o engranaje y la mesa móvil deben permanecer correctamente alineados. La desalineación puede aumentar el par de funcionamiento, la carga de los rodamientos, la vibración y el desgaste desigual de las pistas de rodadura.
La asamblea en movimiento puede ser más pesada
Es posible que el carro deba transportar la carcasa de la tuerca, los cojinetes de soporte, la polea, el protector de la correa y, a veces, el motor. Estos componentes aumentan la masa en movimiento y pueden afectar la aceleración, la selección de guía lineal y la rigidez del bastidor de la máquina.
El calor se concentra alrededor de la unidad de nueces
Las bolas de recirculación, los sellos, los cojinetes de soporte giratorio y los componentes de accionamiento pueden generar calor. Por lo tanto, se deben considerar conjuntamente la lubricación, la precarga del rodamiento, la velocidad de funcionamiento y la disipación de calor.
El mayor costo debe estar justificado por la aplicación
Una tuerca giratoria normalmente cuesta más que una tuerca estándar porque forma parte de un conjunto giratorio soportado. Para obtener más detalles sobre la estructura de costos, consulte¿Son caras las tuercas de bolas giratorias?.
¿Qué sistema de tuercas de bolas debería elegir?
Elija un sistema de tuerca giratoria cuando:
- El eje tiene un largo recorrido efectivo.
- La velocidad requerida colocaría un tornillo largo giratorio cerca de su límite de velocidad crítica.
- Los golpes o vibraciones de los tornillos son una preocupación importante en el diseño.
- El sistema requiere varios carros accionados independientemente en un eje de tornillo.
- La máquina puede alojar la carcasa de la tuerca giratoria y los componentes de accionamiento.
- El beneficio de rendimiento justifica el costo adicional y el trabajo de instalación.
Elija un sistema de tornillo giratorio estándar cuando:
- La carrera y la longitud del tornillo son cortas o moderadas.
- La velocidad de funcionamiento calculada se mantiene de forma segura por debajo de la velocidad crítica del tornillo.
- Es adecuada una disposición de soporte estándar BK/BF, FK/FF o EK/EF.
- La instalación y el mantenimiento sencillos son prioridades.
- Es importante reducir el coste del sistema.
- La máquina no requiere el movimiento independiente de múltiples tuercas.
Ninguna estructura es automáticamente más precisa. El rendimiento del posicionamiento final depende de la precisión del avance del tornillo, la precarga o holgura de la tuerca, la rigidez del soporte, la alineación de la instalación, el comportamiento térmico, la rigidez del marco de la máquina y el control de retroalimentación.
Para la selección del modelo, proporcione el diámetro del tornillo, el paso, la longitud total, la carrera efectiva, la velocidad, la aceleración, la carga axial, los requisitos de precisión, la orientación de montaje, el espacio de instalación disponible y la disposición de accionamiento propuesta.
DLY suministra elJuego de husillo de bolas tipo giratorio con tuercapara sistemas de movimiento lineal de carrera larga y alta velocidad. Envíe sus requisitos de dibujo, trazo, carga, velocidad, precisión e instalación para revisión de la configuración.
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