Husillos de bolas. Husillos de bolas, husillos de bolas. Par de tornillos Par de espirales
Husillos de bolas
Un husillo de bolas es un accionamiento mecánico lineal que convierte la rotación en movimiento lineal y viceversa. Estructuralmente, es un tornillo largo a lo largo del cual se mueve una tuerca de bolas. Dentro de las nueces entre él. Hilo interno y las roscas hacen rodar las bolas a lo largo de una trayectoria en espiral, luego caen en los canales de retorno, internos o externos.
Los extremos del tornillo suelen estar montados sobre soportes de cojinete y la tuerca está conectada a la unidad móvil. A medida que gira la hélice, la tuerca se mueve linealmente a lo largo de la hélice junto con la carga útil. Pero también hay husillos de bolas con tuerca giratoria: en este diseño el husillo se mueve linealmente con respecto a la tuerca.
Un atornillador normal consta de un tornillo y una tuerca, que tienen hilo trapezoidal. En una transmisión de este tipo, se produce fricción por deslizamiento durante el movimiento y aproximadamente el 70% de la energía se disipa en forma de calor.
A diferencia de un accionamiento de husillo y tuerca, un husillo de bolas contiene elementos rodantes (bolas) que transfieren energía mecánica entre la tuerca y el tornillo. Esto proporciona al husillo de bolas importantes ventajas:
- La eficiencia puede superar el 80%
- la potencia y el par requeridos de los motores de accionamiento son mucho menores
- la tasa de desgaste se minimiza
- La vida útil es mucho más larga que la de los engranajes helicoidales deslizantes y puede determinarse mediante cálculos de fatiga de rodadura.
- Menos calor promueve el funcionamiento continuo
Sin embargo, debido al bajo coeficiente de fricción, los husillos de bolas son propensos a rodar, especialmente con pasos de rosca grandes. Por lo tanto, en algunos casos, se requiere el uso de un dispositivo de frenado para evitar el movimiento espontáneo del mecanismo. Gama de características principales de los husillos de bolas:
- Diámetro nominal del tornillo: de 6 a 150 mm
- Capacidad de carga dinámica: de 1,9 a 375 kN
- Capacidad de carga estática: de 2,2 a 1250 kN
- Velocidad lineal: hasta 110 m/min.
Un parámetro importante es también el paso del hilo. Cuanto mayor sea, mayor será la velocidad lineal máxima, pero menor será la precisión de posicionamiento y la fuerza axial.
Ofrecemos una amplia gama de husillos de bolas de precisión con husillos laminados y rectificados. También están disponibles los accesorios correspondientes, como tuercas con brida y soportes de rodamientos.
Husillos de bolas laminadas
Los husillos de bolas SKF son una solución de alto rendimiento para una amplia gama de aplicaciones donde la precisión, la confiabilidad y la relación calidad-precio son particularmente importantes.
El uso de equipos de alta tecnología en la producción de tornillos laminados ha permitido lograr casi el mismo rendimiento y precisión que los tornillos rectificados, pero a un costo menor. La clase de precisión estándar es G9, según ISO 286-2:1988. A partir de un diámetro nominal de 20 mm, los tornillos laminados de SKF cumplen con la precisión G7. Bajo pedido están disponibles tornillos con precisión G5 según ISO 3408-3:2006, correspondientes a la precisión G5 de los tornillos rectificados para posicionamiento.
De la amplia gama de husillos de bolas laminados de precisión de SKF, puede elegir exactamente lo que necesita para su aplicación:
- Husillos de bolas en miniatura (con un diámetro nominal de 6 mm, recirculación de bolas interior o exterior): compactos, sistema eficiente conducir.
- La mayoría de los husillos de bolas en miniatura están disponibles en acero inoxidable.
- Los husillos de bolas laminados con diámetros nominales mayores (de 16 a 63 mm) están disponibles con varios tipos Tuercas, con o sin juego axial, con precarga, tanto para aplicaciones de accionamiento normal como para posicionamiento de precisión.
- Estos tornillos ofrecen una variedad de accesorios opcionales, como bridas de tuerca y soportes de cojinetes opcionales, para simplificar el montaje del sistema completo.
- Los husillos de bolas laminados de paso alto proporcionan las velocidades lineales más altas para aplicaciones específicas.
- SKF también ofrece husillos de bolas con tuercas giratorias para reducir la inercia del sistema. Puede contactarnos para obtener información más detallada.
SKF ofrece una amplia gama de husillos de bolas rectificados para aplicaciones en las que alta precisión y rigidez. Dado que las superficies de rodadura se procesan con equipos especiales de alta precisión, los husillos de bolas rectificados se pueden adaptar fácilmente a casi cualquier necesidad. La precisión de rosca estándar es G5, G3 y G1 están disponibles bajo pedido.
¿Cómo tomar la decisión correcta?
Con la amplia gama de husillos de bolas rectificados de SKF, seguramente encontrará exactamente lo que necesita para su aplicación:
- Métrico e imperial
- Tuerca DIN o brida cilíndrica
- Canales de retorno internos o externos
- Brida en el medio de la tuerca o en uno de los extremos.
- Tuerca con juego axial, sin juego, con precarga
- Tuerca simple o doble
- Procesamiento estándar de extremos de tornillos o según requerimientos del cliente.
- Se pueden fabricar tuercas personalizadas por encargo
- Opcional: eje con hombros cortados de una placa de metal.
Catálogos de husillos de bolas SKF
 |
 |
|
husillo de bolas- un tipo de accionamiento lineal que transforma el movimiento de rotación en movimiento de traslación, que tiene una característica distintiva: una fricción extremadamente baja.
Un eje (normalmente de acero, fabricado con tipos de acero con alto contenido de carbono) con una forma específica de pistas de rodadura en la superficie actúa como un tornillo de accionamiento de alta precisión que interactúa con la tuerca, pero no directamente, mediante fricción deslizante, como en el tornillo convencional. -Transmisiones de tuerca, pero a través de bolas, mediante fricción de rodadura. Esto determina las altas características de sobrecarga del husillo de bolas y su muy alta eficiencia. El tornillo y la tuerca se fabrican como un par combinado con tolerancias muy estrictas y se pueden utilizar en aplicaciones donde se requiere una precisión muy alta. Una tuerca de bolas suele ser un poco más grande que una tuerca deslizante debido a los canales de recirculación de bolas que se encuentran en ella. Sin embargo, este es prácticamente el único punto en el que el husillo de bolas es inferior a los husillos de fricción deslizante.
Ámbito de aplicación de los husillos de bolas.
Los husillos de bolas se utilizan a menudo en aviones y cohetes para mover las superficies de dirección, y también en automóviles para accionar la cremallera de dirección desde un motor de dirección eléctrico. La más amplia gama de aplicaciones de husillos de bolas existe en la ingeniería de precisión, como máquinas CNC, robots, líneas de montaje, instaladores de componentes, así como prensas mecánicas, máquinas de moldeo por inyección, etc.
Historia del husillo de bolas
Históricamente, el primer husillo de bolas de precisión se fabricaba a partir de un husillo convencional de bastante baja precisión, sobre el que se instalaba una estructura de varias tuercas, se tensaba mediante un resorte y luego se lapaba a lo largo de toda la longitud del husillo. Redistribuyendo las tuercas y cambiando la dirección de la tensión, se podían promediar los errores de paso del tornillo y la tuerca. Luego, el paso resultante del par, determinado con alta repetibilidad, se midió y registró como pasaporte. Un proceso similar en tiempo de reposo utilizado periódicamente para la producción.
Aplicación de husillo de bolas
Para que el par de bolas dure toda su vida útil preservando todo, incl. parámetros de precisión, es necesario prestar mucha atención a la limpieza y protección del espacio de trabajo, para evitar el contacto de polvo, virutas y otras partículas abrasivas con el vapor. Esto se suele solucionar instalando protección corrugada de vapor, polímero, caucho o cuero, que evita que partículas extrañas entren en la zona de trabajo. Otro método es utilizar un compresor, que suministra aire filtrado bajo presión a una hélice montada abierta. Los husillos de bolas, gracias al uso de fricción de rodadura, pueden tener una cierta precarga, lo que elimina el juego del engranaje, una cierta "brecha" entre el movimiento de rotación y traslación que se produce al cambiar la dirección de rotación. Eliminar el juego es especialmente importante en los sistemas controlados por computadora, razón por la cual los husillos de bolas precargados se utilizan con especial frecuencia en las máquinas CNC.
Desventajas de los husillos de bolas
Dependiendo del ángulo de elevación de las pistas de rodadura, los husillos de bolas pueden estar sujetos a transmisión inversa: la baja fricción hace que la tuerca no se bloquee, sino que transmita una fuerza lineal en forma de par. Generalmente no es aconsejable utilizar tornillos de bolas en alimentaciones manuales. El elevado coste de los husillos de bolas también es un factor que a menudo inclina a los fabricantes de máquinas a optar por engranajes más económicos.
Ventajas de los husillos de bolas
El bajo coeficiente de fricción del husillo de bolas provoca una baja disipación y una alta eficiencia de transmisión, mucho mayor que la de cualquier otro análogo. La eficiencia de los husillos de bolas más comunes puede superar el 90%, frente al máximo del 50% de los husillos métricos y trapezoidales. Prácticamente ningún deslizamiento aumenta significativamente la vida útil del husillo de bolas, lo que reduce el tiempo de inactividad del equipo durante las reparaciones, el reemplazo y la lubricación de piezas. Todo esto, combinado con otras ventajas, como una mayor velocidad alcanzable y menores requisitos de potencia para el accionamiento eléctrico de la hélice, puede ser un argumento importante a favor del husillo de bolas, en contraposición a su elevado coste.
Producción de husillos de bolas
Los husillos de bolas más precisos sólo se pueden fabricar mediante rectificado. El tornillo también se puede fabricar mediante moleteado; dicho tornillo tendrá un costo significativamente menor, pero su precisión se limitará a un error del orden de 50 micrones por 300 mm de carrera.
Precisión del husillo de bolas
Los tornillos de alta precisión suelen dar un error del orden de 1-3 micrones por 300 mm de recorrido, e incluso con mayor precisión. Las piezas en bruto para estos tornillos se obtienen mediante mecanizado desbaste, luego las piezas en bruto se endurecen y se rectifican a la perfección. Son estrictamente necesarios tres pasos, porque... El tratamiento térmico cambia en gran medida la superficie del husillo de bolas.
Girar duro es comparativo nueva tecnología Trabajo de metales que minimiza el calentamiento de la pieza de trabajo durante el proceso y puede producir tornillos de precisión a partir de una pieza de trabajo endurecida. Los husillos de bolas instrumentados suelen alcanzar una precisión de 250 nm por centímetro. Se fabrican mediante fresado y molienda en equipos ultraprecisos con control equipo especializado Precisión submicrónica. Las líneas para la producción de lentes y espejos están equipadas con equipos similares. Estos tornillos suelen estar hechos de Invar u otras aleaciones de Invar para minimizar el error introducido por la expansión térmica del tornillo.
Sistemas de reciclaje de bolas.
Las bolas de rodamiento circulan por los canales roscados de la tuerca y por las pistas de rodadura del tornillo. Si no guiara la bola después del final de su recorrido, las bolas simplemente se caerían de la tuerca afuera después de llegar al final de la pista, por lo que los husillos de bolas utilizan varios sistemas más costosos para devolver las bolas al principio: sistemas de recirculación .
El sistema externo utiliza un tubo metálico que conecta la entrada y salida de la tuerca del canal. Las bolas que salen caen en el tubo y, empujadas por las siguientes, siguen hasta la entrada. Sistema interno implica cortar un canal similar dentro de la tuerca, las bolas que salen de la tuerca son dirigidas mediante un revestimiento especial hacia el canal perforado y, a la salida del canal, un revestimiento similar transfiere las bolas a la entrada de la cinta de correr. Una opción muy común es cuando las bolas circulan a través de varios canales en bucle, donde el retorno está asegurado por un tapón especial.
1. Especificaciones
Los husillos de bolas como el NBS se caracterizan por un estricto control de calidad realizado durante cada proceso productivo.
El alto rendimiento de los tornillos permite reducciones de par de hasta un 70% respecto a los tornillos trapezoidales tradicionales, tanto en aplicaciones generales (convertir movimiento de rotación en movimiento lineal) como en aplicaciones especiales (convertir movimiento de traslación en movimiento de rotación).
1.1 Geometría de contacto
El arco gótico proporciona una resistencia significativa al tornillo a la vez que proporciona precisión y valores de torque bajos.
2. Parámetros de selección de husillos de bolas NBS (con bolas de recirculación)
- La elección de un husillo de bolas (con circulación de bolas) está determinada por los siguientes parámetros:
- -Clase de precisión
- -Paso del hilo
- -Vida útil nominal
- -Método de fijación
- -Velocidad de rotación crítica
- -Rigidez
- -Temperatura de trabajo
- -Lubricante
2.1 Clase de precisión
Los husillos de bolas NBS (bolas de recirculación) están disponibles en las siguientes clases de precisión:
CO. C1. C2. C3. C5. C7. C10
Cada clase de precisión está determinada por los siguientes parámetros:
E. e. ezoo. e2∏
El siguiente gráfico proporciona una descripción de sus significados.
| Término | Enlace | Definición |
| Compensación de carrera | t | Compensación de la longitud de carrera: la diferencia entre la longitud de carrera teórica y nominal; Valor de compensación pequeño (si se compara con la carrera nominal) a menudo necesario para compensar el alargamiento causado por el aumento de temperatura o cargas externas. Si no es necesaria esta compensación, la carrera teórica es igual a la nominal. |
| Longitud de carrera real | - | La longitud de carrera real es el desplazamiento axial entre el tornillo y la tuerca. |
| Longitud media de carrera | - | La longitud media de la carrera es la línea recta que más se acerca a la longitud real de la carrera; la longitud de carrera promedio representa la pendiente de la longitud de carrera real. |
| Desviación promedio de la longitud de carrera | mi | La desviación promedio de la longitud de carrera es la diferencia entre Longitud de carrera media y teórica. |
| Cambiando el rumbo | mi ezoo e2p |
Un cambio de trazo es una franja con dos líneas paralelas de longitud de trazo promedio. Rango máximo de cambios a lo largo de la longitud de la carrera. Rango de cambios medido en una longitud de carrera típica de 300 mm. Error de descentramiento, rango de cambio por revolución (2 radianes). |
| Clase de precisión | C0 | C1 | C2 | C3 | C5 | C7 | C10 | |||||||
| Longitud progreso [mm] |
de: | antes: | ±E | mi | ±E | mi | ±E | mi | ±E | mi | ±E | mi | mi | mi |
| 100 | 3 | 3 | 3.5 | 5 | 5 | 7 | 8 | 8 | 18 | 18 | ±50/ 300 mm |
±210/ 300 mm |
||
| 100 | 200 | 3.5 | 3 | 4.5 | 5 | 7 | 7 | 10 | 8 | 20 | 18 | |||
| 200 | 315 | 4 | 3.5 | 6 | 5 | 8 | 7 | 12 | 8 | 23 | 18 | |||
| 315 | 400 | 5 | 3.5 | 7 | 5 | 9 | 7 | 13 | 10 | 25 | 20 | |||
| 400 | 500 | 6 | 4 | 8 | 5 | 10 | 7 | 15 | 10 | 27 | 20 | |||
| 500 | 630 | 6 | 4 | 9 | 6 | 11 | 8 | 16 | 12 | 30 | 23 | |||
| 630 | 800 | 7 | 5 | 10 | 7 | 13 | 9 | 18 | 13 | 35 | 25 | |||
| 800 | 1000 | 8 | 6 | 11 | 8 | 15 | 10 | 21 | 15 | 40 | 27 | |||
| 1000 | 1250 | 9 | 6 | 13 | 9 | 18 | 11 | 24 | 16 | 46 | 30 | |||
| 1250 | 1600 | 11 | 7 | 15 | 10 | 21 | 13 | 29 | 18 | 54 | 35 | |||
| 1600 | 2000 | 18 | 11 | 25 | 15 | 35 | 21 | 65 | 40 | |||||
| 2000 | 2500 | 22 | 13 | 30 | 18 | 41 | 24 | 77 | 46 | |||||
| 2500 | 3150 | 26 | 15 | 36 | 21 | 50 | 29 | 93 | 54 | |||||
| 3150 | 4000 | 30 | 18 | 44 | 25 | 60 | 35 | 115 | 65 | |||||
| 4000 | 5000 | 52 | 30 | 72 | 41 | 140 | 77 | |||||||
| 5000 | 6300 | 65 | 36 | 90 | 50 | 170 | 93 | |||||||
| 6300 | 8000 | 110 | 60 | 210 | 115 | |||||||||
| 8000 | 10000 | 260 | 140 | |||||||||||
| 10000 | 12500 | 320 | 170 | |||||||||||
| Clase de precisión | C0 | C1 | C2 | noroeste | C5 | C7 | C10 |
| el zoológico | 3.5 | 5 | 7 | 8 | 18 | 50 | 210 |
| mi 2π | 2.5 | 4 | 5 | 6 | 8 |
2.2 Precarga y juego axial
La precarga y el juego axial de los husillos de bolas NBS se muestran en la siguiente tabla.
| Clase de precarga | P0 | P1 | P2 | RZ | REAL ACADEMIA DE BELLAS ARTES |
| Juego axial | Sí | No | No | No | No |
| Precarga | No | No | Fácil | Promedio | Fuerte |
Las siguientes tablas enumeran las pautas básicas para seleccionar la clase de precisión, la precarga y el juego axial de los husillos de bolas NBS.
| Clase de precisión | Precarga y juego axial | Tipo de tuerca | Tipo de tornillo de avance |
| desde 10 | RO (con juego axial) | Soltero | Nudoso |
| C 7 | P1 o RO | Bajo demanda | Enrollado o enderezado |
| C 5 | Bajo demanda; estándar 0TNBS-P2 |
Bajo demanda | errores de paso |
| C 3 | Bajo demanda; estándar 0TNBS-P2 |
Bajo demanda | Enderezado, con certificado de control. errores de paso |
| Modelo | tuerca única | Tuerca doble |
| 1605 | 1±3N | 3±6N |
| 2005 | 1±3N | 3±6N |
| 2505 | 2±5N | 3±6N |
| 3205 | 2±5N | 5±8N |
| 4005 | 2±5N | 5±8N |
| 2510 | 2±5N | 5±8N |
| 3210 | 3±6N | 5±8N |
| 4010 | 3±6N | 5±8N |
| 5010 | 3±6N | 8±12N |
| 6310 | 6±10N | 8±12N |
| 8010 | 6±10N | 8±12N |
2.3 Paso de rosca
La elección del paso de la hélice depende de la siguiente fórmula:
Dónde:
Ph = paso de tornillo [mm]
Vmax = velocidad máxima de desplazamiento del sistema [m/min]
n max = modo de rotación máxima de la hélice [min 1]
Si el resultado de la ecuación no es el resultado completo, deberás elegir un valor redondeado hacia arriba, eligiendo entre los pasos disponibles.
Teniendo en cuenta la posible variabilidad de las cargas axiales, provocada, por ejemplo, por la presencia de fuerzas de inercia, es necesario calcular el valor de carga denominado “carga dinámica media Pm”, que determina los mismos coeficientes de carga variables.
2.4.1 Carga dinámica media
Para calcular un husillo de bolas sujeto a condiciones de funcionamiento variables se utilizan los valores medios de Pm y n m:
Р m = carga axial dinámica promedio [N]
n m = velocidad media [min -1 ]
En condiciones de carga continua y velocidad variable se pueden alcanzar los siguientes valores:
En condiciones de carga variable y velocidad continua se pueden alcanzar los siguientes valores:
En condiciones de carga y velocidad variables se pueden alcanzar los siguientes valores:
La elección de la hélice en función de las fuerzas de tracción actuantes y (o) requeridas está determinada por los siguientes valores:
- Capacidad de carga estática Soa
- Capacidad de carga dinámica Ca
La capacidad de carga estática Coa (o factor de capacidad de carga) se define como una carga de intensidad constante que actúa sobre el eje del tornillo y que, en el punto de máximo impacto entre las partes en contacto, establece una deformación permanente igual a 1/10.000 de el diámetro del elemento rodante.
Los valores de coa se dan en las tablas de tamaños.
2.5.1 Factor de seguridad estático a s El factor de seguridad estático a s (o factor de seguridad estático) está determinado por la siguiente ecuación:
2.5.2 Factor de dureza f H
El coeficiente de dureza tiene en cuenta la dureza de la superficie de las pistas de rodadura:
Dónde:
Dureza de la pista de rodadura HsV10 = dureza real de la pista de rodadura expresada en unidades Vickers con una carga de prueba de 98,07 N
700HV10 = dureza igual a 700 Vickers con carga de prueba igual a 98,07 (700HV10 ≈ 60 HRC)
2.5.3 Factor de precisión f ac
El coeficiente de precisión tiene en cuenta las tolerancias de procesamiento del tornillo y, por tanto, la clase de precisión correspondiente a la norma.
La tabla muestra algunos ejemplos.
La necesidad de un factor de seguridad estático as > 1 se debe a la posible presencia de golpes y (o) vibraciones, pares de arranque y parada y cargas aleatorias que pueden provocar un mal funcionamiento del sistema.
La siguiente tabla muestra los valores del factor de seguridad estático según el tipo de aplicación.
La capacidad dinámica de carga Ca (o coeficiente de carga dinámica) es una carga dinámica intensa y constante que actúa sobre el eje del tornillo, lo que determina la vida útil de 10 6 revoluciones.
Los valores de C a se dan en las tablas de tallas.
2.7 Vida nominal L
La vida nominal L (es el kilometraje teórico recorrido por al menos el 90% de un número representativo de husillos de bolas idénticos (con bolas en recirculación) sometidos a las mismas condiciones de carga sin mostrar signos de fatiga del material) está determinada por las siguientes condiciones:
- Tuerca sin precarga
- Tuerca con precarga
2.7.1 Tuerca sin precarga
Para husillos de bolas (con recirculación de bolas) con tuerca sin precarga, el cálculo de la vida nominal, expresada en número de revoluciones, viene determinada por la siguiente fórmula:
Dónde:
P m = carga axial dinámica promedio involucrada [N]
- Clase de precisión de tornillos de 1 a 5
- Fiabilidad hasta el 90%
Dónde:
a 1 = factor de seguridad
2.7.2 Coeficiente a 1
El coeficiente a 1 tiene en cuenta la posibilidad de no deflexión C%.
| C% | 80 | 85 | 90 | 92 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 |
| un 1 | 1.96 | 1.48 | 1.00 | 0.81 | 0.62 | 0.53 | 0.44 | 0.33 | 0.21 |
Cabe señalar que para C% = 90 a 1 = 1,00
2.7.3 Tuerca precargada
La validez de las siguientes fórmulas está condicionada a mantener una precarga constante; en caso contrario se deberá tener en cuenta el caso de una tuerca sin precarga.
Para husillos de bolas (husillos de bolas de recirculación) con tuerca precargada, el cálculo de la vida nominal, expresada en número de revoluciones, se determina mediante la siguiente fórmula:
Dónde:
L 10 = vida nominal [rev]
L 10 b - (C a / Pm 2) x 10 6
L 10a y L1 0b son los recursos nominales para dos mitades de la nuez.
- Esta ecuación es válida en los siguientes casos:
- Dureza de la pista de rodadura = 60HRC
- Clase de precisión de tornillos de 1 a 5;
- Fiabilidad hasta el 90%.
Si las condiciones de operación no cumplen con las condiciones anteriores, se debe utilizar la siguiente fórmula:
Dónde:
L 10 = vida nominal [rev]
L 10 a = (C a /P m1) 3 X 10 6
L 10 b - (C a / Pm 2) x 10 6
a 1 = coeficiente de confiabilidad;
f ho = factor de dureza (ver factor de seguridad estática a s)
f ac = factor de precisión (ver factor de seguridad estática a s)
P m1 y P m2: cargas dinámicas axiales promedio para las dos mitades de la tuerca;
P r = fuerza de precarga [N]
2.7.4 Vida útil nominal en horas Lh
Teniendo L 10 (vida nominal, expresada en número de revoluciones), se puede calcular la vida nominal en horas de funcionamiento L h;
Dónde:
L m = tiempo de funcionamiento [horas]
n m = velocidad de rotación promedio [min -1 ]
m i = velocidad [MIN -1 ]
qi = distribución porcentual [%]
2.7.5 Vida útil nominal en km Lkm
Teniendo L 10 (recurso nominal, expresado en número de revoluciones), se puede calcular el recurso nominal de la distancia recorrida en km L km.
Dónde:
L km = vida nominal [km]
P h = paso de tornillo [mm]
La siguiente tabla proporciona una indicación de la vida útil típica de los husillos de bolas para aplicaciones de uso general.
2.8 Método de montaje
Normalmente, existen los siguientes tipos de montaje de husillo de bolas:
El método de fijación utilizado está en función de las condiciones de aplicación, garantizando la rigidez y la precisión requerida.
2.9 Velocidad de rotación crítica
La velocidad máxima de rotación del husillo de bolas no debe exceder el 80% de la velocidad crítica.
La velocidad de rotación crítica es el punto en el que la hélice comienza a vibrar, produciendo un efecto resonante causado por la frecuencia de vibración que coincide con la frecuencia natural de la hélice.
El valor de la velocidad crítica depende del diámetro interno del husillo, del método de fijación de los bordes y de la longitud de la desviación libre.
La velocidad crítica se mide mediante la siguiente fórmula:
Dónde:
n cr = velocidad crítica [min -1 ]
f kn = factor del método de fijación
d 2 = diámetro interior del husillo [mm]
l n = longitud de desviación libre [mm]
Según el tipo de fijación se suministran los valores de f kn:
Dónde:
do = diámetro nominal [mm·m]
da = diámetro de la bola [mm]
a = ángulo de contacto (= 45)
La longitud de la desviación libre l n se determina en función de:
-Tuercas sin precarga
l n = distancia entre fijaciones [mm] (en el caso de fijación “de una pieza - libre”, se debe tener en cuenta la distancia entre el borde libre del tornillo y el casquillo)
-Tuerca con precarga
l n = distancia máxima entre la mitad de la tuerca y la fijación [mm] (en caso de fijación “libre de una pieza”, se debe tener en cuenta la distancia máxima entre la mitad de la tuerca y el borde libre del tornillo)
n max = velocidad máxima de la hélice [revoluciones/min]
La carga crítica es la carga axial máxima a la que se puede someter la hélice sin afectar la estabilidad del sistema; En el caso de que la carga axial máxima que actúa sobre la hélice alcance o supere el valor de carga crítica, se nueva forma Impacto sobre el tornillo, lo que se denomina "carga máxima", lo que provoca una deflexión adicional además de la simple compresión.
Este fenómeno, asociado a las propiedades elásticas del componente, se vuelve más sensible cuando la gran longitud de deflexión libre del tornillo tiene valores significativos en relación a su corte. El valor de carga crítica está determinado por la siguiente fórmula:
Dónde:
P cr = Carga crítica [N]
f kp = factor del método de fijación
d 2 = diámetro interno del husillo [mm] (ver velocidad crítica)
l cr = longitud de deflexión libre [mm]
Dependiendo del tipo de fijación se suministran los valores de fkp:
| Una pieza - Una pieza | f kр = 40,6 | |
| Monobloque - Soporte | f kp = 20,4 | |
| Referencia - Referencia | f kp = 10,2 | |
| Una pieza - Gratis | f kp = 2,6 | |
Para calcular la carga crítica, el valor de la está determinado por la distancia máxima entre la mitad de la tuerca y el sujetador.
Para mayor seguridad, la carga axial máxima permitida debe considerarse igual a la mitad de la carga crítica:
P max = carga axial máxima permitida [N]
2.11 Dureza
La rigidez axial de un sistema móvil equipado con un husillo de bolas se determina mediante la siguiente fórmula:
Dónde:
K = rigidez axial del sistema
P = carga axial [N]
e = deformación axial del sistema [μm]
La rigidez axial de un sistema K es función de la rigidez axial de los componentes individuales que lo componen: husillo, tuerca, soportes, soportes de conexión y tuerca.
Dónde:
K s = rigidez axial del husillo
K N = rigidez axial de la tuerca
K in = rigidez axial de los soportes
Kn = rigidez axial de los elementos de soporte de conexión y las tuercas
2.11.1 Ks - Rigidez axial del husillo
El valor de rigidez Ks es función del sistema de fijación.
Método de montaje: Una pieza - Una pieza
Dónde:
d 2 = diámetro interno (ver velocidad de rotación crítica)
l s = distancia entre el eje medio de dos fijaciones
Método de montaje: Una pieza - Soporte
Dónde:
d 2 = diámetro interno [mm] (ver velocidad crítica)
l s = distancia máxima entre los ejes centrales de la fijación y la tuerca [mm].
2.11.2 K N - Rigidez axial de la tuerca
Tuerca doble con precarga
Dónde:
K = rigidez de la mesa
F pr = fuerza de precarga [N]
Tuerca simple sin precarga
El valor de K N está determinado por la siguiente fórmula:
Dónde:
P = carga axial [N]
C a = capacidad de carga dinámica [N]
2.11.3 Kv - Rigidez axial de apoyos
La rigidez axial de los soportes de tornillo está determinada por la rigidez de los cojinetes.
En el caso de rodamientos radiales de bolas rígidos de contacto angular, se aplican las siguientes fórmulas:
Dónde:
bv = deformación axial del rodamiento
Q = carga sobre cada bola [N]
β = ángulo de contacto (45°)
d = diámetro de las bolas [mm]
N = número de bolas
La rigidez de los elementos de soporte de conexión y las tuercas es una característica de la máquina, lo que significa que no depende del sistema de tornillo, tuerca y soporte.
2.12 Temperatura de funcionamiento
En el caso de fijación permanente en una sola pieza, se debe tener en cuenta la posible dilatación térmica provocada por el aumento de temperatura del tornillo durante el funcionamiento; dicha dilatación, si se prevé adecuadamente, supone una carga axial adicional sobre el sistema. , lo que puede provocar un mal funcionamiento del sistema. Para solucionar el problema, es necesario precargar suficientemente el tornillo.
Dónde:
AL = cambio de longitud [mm] a = coeficiente de expansión térmica
(11,7 x 10 -6 [°C -1 ])
L = longitud del tornillo [mm]
AT = cambio de temperatura [°C]
2.13 Lubricación
Para lubricar husillos de bolas NBS se deben observar las siguientes instrucciones.
2.13.1 Lubricación con lubricante líquido
debería ser preferido este tipo Lubricación en caso de funcionamiento a altas velocidades de rotación. Los lubricantes líquidos que se pueden utilizar tienen las mismas características que las sustancias utilizadas para la lubricación de rodamientos (de VG 68 a VG 460). La elección de la viscosidad es función de las características operativas y del entorno operativo: temperatura, velocidad de rotación, cargas operativas; Sólo se recomienda utilizar grados de alta viscosidad (aprox. VG 400) para tornillos de baja velocidad.
En este caso no hay necesidad de pagar atención especial para mantenimiento, excepto para el suministro constante de aceite lubricante en el sistema (los intervalos de relubricación son más cortos que en las instalaciones lubricadas con grasa).
En cualquier caso se deberán seguir las instrucciones del fabricante del aceite líquido.
2.13.2 Grasa
La lubricación con grasa está destinada a velocidades de rotación bajas.
A la hora de seleccionar un lubricante se deben tener en cuenta las normas aplicables para la lubricación de rodamientos; Por lo tanto, se recomienda utilizar grasa a base de jabón de litio en lugar de grasas con aditivos sólidos (como MoS2 o grasas de grafito), excepto a velocidades de rotación muy bajas; sin embargo, se recomienda seguir las instrucciones del fabricante de la grasa.
3. Par y potencia nominal
Para calcular aproximadamente los valores de par y potencia del motor para convertir el movimiento de rotación en movimiento lineal, debe utilizar estas fórmulas:
Dónde:
Pmax = carga máxima efectiva [N]
Ph = paso de rosca [mm]
ɳ v = eficiencia mecánica de la hélice (aprox. 0,9)
ɳ t = eficiencia mecánica de la transmisión motor-hélice
(transmisión con engranajes ɳ t = 0,95+0,98);
z = relación de transmisión motor - hélice
Cuando conexión directa motor - hélice, z=1 y ɳ 2 =1.
Dónde:
Nm = potencia nominal del motor [kW]
Mm = par nominal [Nm]
Pmax = rotación máxima de la hélice [min]
z = relación de transmisión motor - hélice (Ptah X Z = motor P)
En caso de conversión movimiento rectilíneo En el movimiento de rotación existe:
M r = par de carga [Nm]
P max = carga efectiva máxima [N]
P h = paso de rosca [mm]
ɳ r = eficiencia mecánica (aprox. 0,8
4. Ejemplos de instalación
| Código de tipo de tuerca | Dirección tornillo |
Nominal diámetro tornillo [mm] |
Paso [mm] | Tipo de brida | código de procesamiento | Clase exactitud |
General longitud tornillo [mm] |
Código precarga |
||
| Soltero o doble |
Bridas o sin bridas |
Tipo | ||||||||
| V = único W = doble |
F = bridada C = bridada |
Ud. I mi A METRO |
R = derecha L = izquierda |
_ | - | N = sin corte S = rebanada única D = doble corte |
C = enderezado F = moleteado |
Desde 0 C 1 C 2 C 3 C 5 C 7 desde 10 |
- | P0 P1 P2 RZ P4 |
6. Programa de cálculo NBS para husillos de bolas (con circulación de bolas)
En nuestra tienda online puedes adquirirlo tú mismo
O comunicándose con nuestros especialistas a nuestro número gratuito 8 800 700 72 07
Y también enviando una solicitud a la dirección. Correo electrónico venta@sitio
Un par de tornillos consta de dos partes (tornillo y tuerca) conectadas a lo largo de una superficie de tornillo. Se utiliza un par de tornillos para convertir el movimiento de rotación en movimiento de traslación, o viceversa.
Los pares de tornillos vienen con perfiles de superficie de tornillo triangulares, rectangulares y redondos.
En ingeniería, la superficie de un tornillo a menudo se denomina rosca. Las roscas con perfil triangular se dividen en métricas, en pulgadas, trapezoidales y de empuje.
Parámetros geométricos básicos de roscas métricas según GOST 9150–81 (Fig. 5.3):
norte– altura del perfil original (triángulo equilátero);
d, d 2 , d 1 – diámetros exterior, medio e interior;
Arroz. 5.5. Pares de tornillos con rosca rectangular y triangular:
c – tornillo, d – tuerca, R Y d 2 – paso y diámetro medio de la rosca
paso R– la distancia entre los puntos similares más cercanos del contorno a lo largo de una línea paralela al eje del hilo;
ángulo del perfil = 60;
ángulo de hélice de la rosca (Fig. 5.4).
PAG
Arroz. 5.6. Par de tornillos: v t Y v a– velocidades circunferencial y axial de la tuerca; d GRAMO- diámetro exterior tuercas; – ángulo de hélice
o 
Aquí t– período de movimiento de rotación.
Periodo de rotación de la tuerca.
donde y norte– velocidad angular y frecuencia de rotación de la tuerca.
Velocidad de traslación de la tuerca
Fricción en un par de tornillos
Considere un par de tornillos con perfil rectangular hilos (Fig. 5.7). Suponemos que la carga axial F A en el tornillo se concentra en una vuelta y que la reacción de la tuerca se aplica a lo largo de la línea central de la rosca, es decir d 2 .
Arroz. 5.7. Para determinar las fuerzas de fricción en un par de tornillos con un perfil de rosca rectangular
El movimiento de una tuerca a lo largo de un tornillo se puede considerar como el movimiento de un control deslizante a lo largo de un plano inclinado con un ángulo de inclinación (figura 5.8).
Cuando el control deslizante se mueve uniformemente, la siguiente ecuación de equilibrio es válida:
Dónde F t = METRO/r 2 – fuerza horizontal que actúa sobre el cursor (tuerca), METRO– par de fuerzas aplicadas a la tuerca a distancia r 2 desde el eje del tornillo en un plano perpendicular al eje (en el plano horizontal).
Del plan de fuerzas (figura 5.9) queda claro que la fuerza impulsora F t, necesaria para el movimiento uniforme del control deslizante hacia arriba en un plano inclinado, está relacionada con la magnitud de la fuerza axial F A relación
F t = F A tg ( + ),
y par METRO Los pares unidos a la tuerca
METRO = F t r 2 = F A tg ( + ) r 2 .
De la ley de Coulomb-Amonton se sigue
F t= F norte = norte tg.
A partir del plan de fuerzas determinamos la fuerza de fricción que actúa en el par de tornillos:
Dividiendo el numerador y denominador de esta expresión por cos y dado que F= tan , obtenemos
En un par de tornillos con rosca triangular, la fuerza normal norte > F A(Fig. 5.10), por lo tanto la fuerza de fricción F t más que en el par de tornillos con un perfil de rosca rectangular discutido anteriormente. Respectivamente
Arroz. 5.10. Relaciones entre fuerzas normales y axiales en pares de tornillos con perfiles de rosca triangulares y rectangulares
ángulo de fricción y coeficiente de fricción F en un par de tornillos con rosca triangular será más grande que un par de tornillos con perfil de rosca rectangular.
En un par de tornillos con rosca triangular, el coeficiente de fricción y el ángulo serán
Y 
.
Los coeficientes obtenidos para un par de tornillos con perfil de rosca triangular. F y el ángulo de fricción se llaman coeficiente reducido y ángulo de fricción.
Para crear máquinas con control numérico por ordenador es necesario utilizar husillos de bolas. Se diferencian no sólo apariencia, sino también por diseño. Para seleccionar un modelo específico, debe familiarizarse de antemano con la estructura y los componentes del husillo de bolas.
Propósito de los husillos de bolas
Todos los tipos de husillos de bolas para máquinas CNC están diseñados para convertir el movimiento de rotación en movimiento de traslación. Estructuralmente constan de una carcasa y un husillo. Se diferencian entre sí en tamaño y características técnicas.
El principal requisito es minimizar la fricción durante la operación. Para lograrlo, la superficie de los componentes se somete a un minucioso proceso de pulido. Como resultado, durante el movimiento del husillo no se producen saltos bruscos en su posición con respecto a la carcasa con cojinetes.
Además, para lograr una marcha suave, no se utiliza fricción por deslizamiento con respecto al pasador y el cuerpo, sino por rodadura. Para conseguir este efecto se utiliza el principio de los rodamientos de bolas. Este esquema aumenta las características de sobrecarga de los husillos de bolas para máquinas CNC y aumenta significativamente la eficiencia.
Componentes principales del husillo de bolas:
- tornillo de avance Diseñado para convertir el movimiento de rotación en movimiento de traslación. En su superficie se forma un hilo, la característica principal es su paso;
- marco. A medida que el tornillo de avance se mueve, se produce un desplazamiento. En el cuerpo se pueden instalar varios componentes de la máquina: cortadoras, taladros, etc.;
- bolas y forros. Necesario para un movimiento suave de la carcasa con respecto al eje del tornillo de avance.
A pesar de todas las ventajas de este diseño, los husillos de bolas CNC se utilizan sólo para máquinas medianas y pequeñas. Esto se debe a la posibilidad de que el tornillo se desvíe cuando la carcasa está ubicada en su parte media. Actualmente la longitud máxima permitida es de 1,5 m.
La transmisión tornillo-tuerca tiene propiedades similares. Sin embargo, este esquema se caracteriza por un rápido desgaste de los componentes debido a su constante fricción entre sí.
Áreas de aplicación de husillos de bolas
La relativa simplicidad del diseño y la capacidad de fabricar un husillo de bolas con diversas características amplía el ámbito de su aplicación. Hoy en día, los husillos de bolas son componentes integrales de las fresadoras caseras con control numérico. Bueno, el ámbito de aplicación no se limita a esto.
Debido a su versatilidad, los husillos de bolas no sólo se pueden instalar en máquinas CNC. Su funcionamiento suave y su fricción prácticamente nula los convierten en componentes indispensables en instrumentos de medición de precisión, instalaciones médicas e ingeniería mecánica. A menudo, las piezas de repuesto de estos dispositivos se utilizan para completar equipos caseros.
Esto fue posible gracias a las siguientes propiedades:
- minimizar las pérdidas por fricción;
- alto factor de capacidad de carga con pequeñas dimensiones de diseño;
- baja inercia. El movimiento del cuerpo se produce simultáneamente con la rotación del tornillo;
- sin ruido y funcionamiento suave.
Sin embargo, también se deben tener en cuenta las desventajas de los husillos de bolas para equipos CNC. En primer lugar, estos incluyen el complejo diseño de la vivienda. Incluso si uno de los componentes está ligeramente dañado, el husillo de bolas no podrá realizar su función. También existen restricciones en la velocidad de rotación de la hélice. Superar este parámetro puede provocar vibraciones.
Para reducir el juego axial, el montaje se realiza con interferencia. Para ello se pueden instalar bolas de mayor diámetro o dos tuercas con desplazamiento axial.
Características de los husillos de bolas para equipos CNC.
Para la selección modelo óptimo Husillo de bolas para máquinas de control numérico, por favor lea las especificaciones técnicas. En el futuro, afectarán el rendimiento del equipo y el tiempo de funcionamiento sin mantenimiento.
El parámetro principal de los husillos de bolas para máquinas CNC es la clase de precisión. Determina el grado de error de posición del sistema móvil según las características calculadas. La clase de precisión puede ser de C0 a C10. El error de movimiento debe ser dado por el fabricante e indicado en la ficha técnica del producto.
| Clase de precisión | C0 | C1 | C2 | C3 | C5 | C7 | C10 |
| Error a 300 µm | 3,5 | 5 | 7 | 8 | 18 | 50 | 120 |
| Error por revolución de tornillo | 2,5 | 4 | 5 | 6 | 8 |
Además, al elegir, es necesario tener en cuenta los siguientes parámetros:
- la relación entre la velocidad máxima y requerida del motor;
- longitud total de la rosca del tornillo de avance;
- carga media en toda la estructura;
- valor de carga axial - precarga;
- dimensiones geométricas: diámetro del tornillo y tuerca;
- Parámetros del motor eléctrico: par, potencia y otras características.
Estos datos deben ser calculados previamente. Cabe recordar que las características reales de los husillos de bolas para equipos CNC no pueden diferir de las calculadas. De lo contrario, provocará un mal funcionamiento de la máquina.
El número de revoluciones de las bolas en un círculo determinará el grado de transmisión del par desde el eje a la carcasa. Este parámetro depende del diámetro de las bolas, su número y la sección transversal del eje.
Instalación de un husillo de bolas en una máquina CNC
Después de elegir el modelo óptimo, es necesario pensar en el esquema de instalación del husillo de bolas en una máquina CNC. Para hacer esto, primero se elabora un dibujo de diseño y se compran o fabrican otros componentes.
Al realizar el trabajo, se debe tener en cuenta no solo especificaciones accionamiento por husillo de bolas. Su objetivo principal es el movimiento de elementos de la máquina a lo largo de un eje determinado. Por lo tanto, debería pensar de antemano en montar la unidad de procesamiento en la carcasa del husillo de bolas para máquinas CNC. Es necesario comprobar las dimensiones de los orificios de montaje y su ubicación en la carrocería. Cabe recordar que cualquier restauración mecánica husillo de bolas puede provocar cambios negativos en sus características.
Procedimiento de instalación en el cuerpo de una máquina CNC.
- Determinación de características técnicas óptimas.
- Medición de la longitud del eje.
- Creación de un diagrama para acoplar la parte de montaje del eje con el rotor del motor.
- Instalación del engranaje en el cuerpo de la máquina.
- Comprobando la funcionalidad del nodo.
- Conexión de todos los componentes principales.
Después de esto puedes hacer lo primero. prueba equipo. No debe haber vibraciones ni vibraciones durante el funcionamiento. Si aparecen, realice una calibración de componentes adicional.
Si el husillo de bolas se estropea durante el funcionamiento de una máquina CNC, usted mismo puede reparar la transmisión. Puedes pedir un kit especial para esto. Puedes ver los detalles del trabajo de restauración en el vídeo: