Una instalación incorrecta o errores de tolerancia en los sistemas de husillos a bolas provocan vibraciones, holguras y fallos prematuros. Optimizar las condiciones de los husillos a bolas garantiza un alto rendimiento, precisión y una larga vida útil.

El rendimiento de los husillos a bolas depende de factores como la precisión del ángulo de avance, la planitud de la superficie de montaje, el juego axial y la precarga, todos ellos fundamentales para la exactitud y fiabilidad del movimiento en la maquinaria de precisión.

Explore las condiciones esenciales que influyen en la funcionalidad y durabilidad de los husillos de bolas.

Precisión del ángulo de avance

Precisión del ángulo de avance se refiere a la precisión con la que se mecaniza el paso de rosca del husillo de bolas y a la constancia con la que traduce el movimiento giratorio en desplazamiento lineal. Incluso las desviaciones más pequeñas pueden acumularse a lo largo de grandes distancias de desplazamiento, provocando errores de posicionamiento, pérdida de pasos y desalineación mecánica.

Este parámetro suele definirse mediante el grado de precisión del plomocomo C0, C3, C5 o C7 (según las normas ISO 3408 o JIS B1192). Por ejemplo:

• C0±3 μm por 300 mm

• C3±7 μm por 300 mm

• C7±50 μm por 300 mm

Cuanto mayor es el grado de precisión, más consistente es la geometría de la rosca, lo que garantiza una estrecha sincronización entre la entrada de control y el movimiento real. La precisión de alto grado de plomo es esencial en:

• Mesas de máquinas CNC

• Etapas semiconductoras

• Sistemas de montaje óptico

Una precisión deficiente del ángulo de avance provoca un movimiento irregular, holgura y variación del par. En los sistemas servocontrolados, puede interrumpir el bucle de realimentación y provocar errores de posicionamiento. Por tanto, una calibración y certificación adecuadas del ángulo de avance son vitales para las aplicaciones de husillos de bolas de alta precisión.

Precisión de la superficie de montaje

En planitud y paralelismo de la superficie de montaje del husillo a bolas influyen directamente en la alineación del sistema y la estabilidad del movimiento. Incluso cuando se utiliza un husillo de bolas rectificado con precisión, si la superficie de apoyo es irregular o está alabeada, se introduce desviación, inconsistencia de precarga y vibración.

Los aspectos críticos de la precisión de la superficie de montaje incluyen:

• Tolerancia de planitud: Típicamente dentro de 10-20 μm en toda la longitud de recorrido.

• Paralelismo a guías lineales: Garantiza el desplazamiento sincronizado de la tuerca y el eje del tornillo

• Perpendicularidad de los soportes de los extremos: Evita la desalineación durante la rotación a alta velocidad

Superficies de montaje incorrectas causa:

• Par anormal

• Mayor desgaste de bolas y pistas de rodadura

• Fatiga prematura o atasco del sistema de retorno de bolas

• Ruido y generación de calor

Para afinar la precisión del montaje se suelen utilizar dispositivos de alineación y calzos. En las aplicaciones de gama alta, los interferómetros láser o los relojes comparadores comprueban los errores de paso y la desalineación angular después de la instalación.

En última instancia, incluso un husillo de bolas de alta precisión tendrá un rendimiento inferior si la base mecánica o la carcasa no soportan su geometría con precisión.

Holgura axial

Juego axialo holgura, es la cantidad de movimiento libre entre la tuerca del husillo de bolas y el eje cuando no se aplica ninguna carga. Se mide a lo largo del eje de movimiento y es uno de los parámetros más críticos que afectan a la precisión de posicionamiento y la suavidad del movimiento.

Tipos de juego axial:

• Liquidación positiva: Poco juego libre; más barato pero menos preciso

• Liquidación cero: No hay movimiento entre los componentes al cambiar de dirección

• Holgura negativa (precarga): Ligera interferencia para mejorar la rigidez

Problemas causados por un juego axial excesivo:

• Pérdida de movimiento durante la inversión de dirección

• Menor precisión de posicionamiento

• Acabado superficial degradado en el mecanizado

• Vibración y resonancia a alta velocidad

Los más modernos husillos de bolas están diseñados con funciones de compensación integradas para controlar o eliminar la holgura. Los métodos incluyen:

• Bolas sobredimensionadas para un ajuste más ceñido

• Precarga de tuerca doble con espaciador

• Calzos ajustables o tuercas partidas

Las aplicaciones que requieren un movimiento bidireccional de alta precisión -como cortadoras láser, robótica o etapas ópticas- deben eliminar por completo el juego axial o mantenerlo por debajo de un umbral definido (normalmente <0,01 mm).

El control de la autorización también forma parte de la inspección rutinaria para garantizar la husillo de bolas El conjunto se mantiene dentro de la tolerancia de funcionamiento a lo largo del tiempo.

Precarga

Precarga es la aplicación intencionada de fuerza interna en un husillo de bolas para eliminar el juego axial y aumentar la rigidez del sistema. Es una estrategia de diseño más que un defecto: reduce las vibraciones, mejora el tiempo de respuesta y aumenta la precisión posicional.

Cómo se aplica la precarga:

1. Bolas sobredimensionadas: Se encaja en la tuerca para garantizar un contacto firme

2. Precarga de tuerca doble: Dos tuercas comprimidas entre sí con una cuña

3. Paso de desplazamiento: El paso de la pista de bolas es ligeramente menor que el paso del tornillo

Clases de precarga:

• Ligero (1-2% de carga dinámica): Reduce las vibraciones, adecuado para aplicaciones generales

• Mediana (3-5%): Equilibra la rigidez y la vida útil

• Pesado (6-8%): Máxima rigidez, ideal para máquinas de alta velocidad o alta precisión

Ventajas:

• Elimina la holgura

• Aumenta la rigidez torsional y axial

• Mejora la frecuencia natural (menos propensa a la resonancia)

• Mejora la precisión de los contornos en las trayectorias CNC

Inconvenientes:

• Mayor fricción y calor

• Reducción de la vida útil debido a una mayor tensión interna

• Mayor demanda de par en el motor/accionamiento

Por lo tanto, la precarga debe seleccionarse cuidadosamente en función de la aplicación. Una precarga excesiva puede acortar la vida útil, mientras que una precarga insuficiente puede provocar inestabilidad en el sistema. Una precarga adecuada mejora la respuesta dinámica y la precisión del husillo a bolas, especialmente en aplicaciones servoaccionadas o de aceleración rápida.

Tabla comparativa de las condiciones de los husillos de bolas

Resumen

El rendimiento de los husillos a bolas depende de la precisión del avance, la planitud de la superficie, el juego axial y la precarga; cada uno de estos factores debe optimizarse para obtener un movimiento preciso y fiable.Para más información, póngase en contacto con sales@limonrobot.com