Características del husillo de bolas

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Tipos y características
Husillos de bolas
Características del husillo de bolas
Par de torsión motriz igual a un tercio del tornillo deslizante
Con el husillo de bolas, las bolas giran entre el eje de husillo para poder lograr una alta eficiencia.
Su par de torsión motriz requerido equivale solamente a un tercio del husillo deslizante convencional. (Consulte Fig.1 y Fig.2.) Como resultado, no sólo puede convertir el movimiento de rotación en
un movimiento recto, sino que también puede convertir el movimiento recto en movimiento de rotación.
μ =0
5
,00
0
μ=
90
μ=0,01
80
Husillo de bolas
Eficiencia inversa η2 (%)
Eficiencia positiva η1 (%)
80
100
,003
70
60
50
40
1
0,
μ=
30
0,2
μ=
Husillo deslizante
20
40
30
Husillo deslizante
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Ángulo de paso (grado)
Ángulo de paso (grado)
Fig.2 Eficiencia inversa (lineal a rotación)
Ph
π • dP
: Ángulo de paso
: Diámetro de bola centro a centro
: Paso del husillo de alimentación
B15-6
50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
[Cálculo del ángulo de paso]

dP
Ph
60
10
Fig.1 Eficiencia positiva (rotación a lineal)
tanβ =
Husillo de bolas
70
20
10
,003
5
,00 μ =0,01
μ =0
μ =0
0,1
90
μ=
100
()
(mm)
(mm)
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Características del husillo de bolas
[Relación entre el empuje y el par de torsión]
El par de torsión o el empuje generados tras aplicarlos se obtiene de las ecuaciones (1) a (3).
 Par de torsión motriz requerido para ganar empuje
T=
Fa • Ph
2π • η 1
………
（1）
Fa: Resistencia de fricción
T
: Par de torsión motriz
(N-mm)
Fa : Resistencia causada por fricción en la superficie de la guía (N)
Fa=×mg
 : Coeficiente de fricción de la superficie de la guía
g : Aceleración gravitacional
(9,8 m/s2)
m: Masa del objeto transferido
(kg)
Ph : Paso del husillo de alimentación
(mm)
1 : Eficiencia positiva del husillo de alimentación
(consulte Fig.1 en B15-6)
m: Masa
T: Par de torsión motriz
Husillo de alimentación
Superficie de la guía
 Empuje generado cuando se aplica el par de torsión
Fa =
………（2）
Husillos de bolas
Fa
T
Ph
1
2π • η 1 • T
Ph
: Empuje generado
(N)
: Par de torsión motriz
(N-mm)
: Paso del husillo de alimentación
(mm)
: Eficiencia positiva del husillo de alimentación
(consulte Fig.1 en B15-6)
 Par de torsión generado cuando se aplica el empuje
T=
T
Fa
Ph
2
Ph• Fa
2π• η 2
………
（3）
: Par de torsión generado
(N-m)
: Empuje generado
(N)
: Paso del husillo de alimentación
(mm)
: Eficiencia inversa del husillo de alimentación
(consulte Fig.2 en B15-6)
B15-7
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Ejemplos de cálculo del par de torsión motriz
Al mover un objeto con una masa de 500 kg usando un husillo con un diámetro efectivo de 33 mm y una longitud de paso de 10 mm (ángulo de paso: 530’), se obtiene el par de torsión requerido de la siguiente manera.
Guía basculante (= 0,003)
Husillo de bolas (desde = 0,003, = 0,96)
Fa: Resistencia de fricción
(14,7 N)
m: Masa
(500 kg)
T: Par de torsión motriz
(24 N•mm)
Husillo de alimentación
(Eficiencia del husillo de bolas
η = 96%)
Superficie de la guía
(Coeficiente de fricción giratoria μ= 0,003)
Resistencia causada por fricción en la superficie de la guía
Fa=0,003×500×9,8=14,7 N
Par de torsión motriz
T=
14,7 × 10
2π × 0,96
= 24 N • mm
Guía basculante (= 0,003)
Husillo de bolas (desde = 0,2, = 0,32)
Fa: Resistencia de fricción
(14,7 N)
T: Par de torsión motriz
(73 N•mm)
m: Masa
(500 kg)
Husillo de alimentación
(Eficiencia del husillo deslizante
η = 32%)
Superficie de la guía
(Coeficiente de fricción giratoria μ = 0,003)
Resistencia causada por fricción en la superficie de la guía
Fa=0,003×500×9,8=14,7 N
B15-8
Par de torsión motriz
T=
14,7 × 10
2π × 0,32
= 73 N • mm
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Garantía de alta precisión
El husillo de bolas es rectificado con medios y equipos de la más alta calidad en fábrica bajo un estricto control de temperatura. Se garantiza la precisión mediante un riguroso sistema de control de
calidad que comprende desde el montaje hasta la inspección.
Máquina automática de medición de paso que usa láser
Desviación del paso (μ m)
+MAX a = 0,9
10
Longitud (mm)
0
0
100
200
300
400
500
– MAX a = – 0,8
–10
PASO ACUMULADO
–20
Fig.3 Medición de la precisión de paso
[Condiciones]
Modelo: BIF3205-10RRG0+903LC2
Tabla1 Medición de la precisión de paso Unidad: mm
Artículo
Punto meta
de dirección
Error de
distancia de recorrido
representativa
Fluctuación
Valor estándar
Medición
real
0
—
0,011
‒0,0012
0,008
0,0017
B15-9
Husillos de bolas
20
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Capaz de lograr microalimentación
Distancia de recorrido (μ m)
El husillo de bolas requiere un par de torsión de arranque mínimo debido a su movimiento basculante, y no causa deslizamiento alguno, algo que es inevitable con un movimiento deslizante. Por lo
tanto, es capaz de lograr una microalimentación precisa.
Fig.4 muestra una distancia de recorrido del husillo de bolas en un impulso, alimentación de 0,1-m.
(Se usa una guía LM para la superficie de la guía.)
0,2μm
Tiempo (s)
Fig.4 Datos sobre recorrido en alimentación de 0,1-m
B15-10
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Alta rigidez sin retroceso
Ya que el husillo de bolas es capaz de recibir una precarga, el juego axial puede reducirse por debajo de cero y se logra una alta rigidez debido a la precarga. En Fig.5, cuando se aplica una carga
axial en la dirección positiva (+), la tabla se desplaza en la misma dirección (+). Cuando se coloca
una carga axial en la dirección inversa (-), la tabla se desplaza en la misma dirección (-). Fig.6
muestra la relación entre la carga axial y el desplazamiento axial. Tal como se indica en Fig.6, en
la medida en que la dirección de la carga axial cambie, el juego axial ocurre en forma de desplazamiento. Además, cuando se aplica una precarga en el husillo de bolas, éste obtiene una mayor
rigidez y un menor desplazamiento axial respecto de un juego igual a cero en la dirección axial.
Desplazamiento axial
ー
（ ）
（＋）
Carga axial
（＋）
Husillos de bolas
ー
（ ）
ー
（ ）
Desplazamiento axial
Fig.5
（＋）
g
Jue
o ax
ial:
0,02
0
xial:
)
go a
,1 × Ca
Jue
a
d
a (0
a aplic
rg
a
c
re
P
（＋）
Carga axial
ー
（ ）
Fig.6 Desplazamiento axial en relación con la carga axial
B15-11
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Capaz de lograr una alimentación rápida
Debido a que el husillo de bolas presenta una alta eficiencia y genera poco calor, es capaz de lograr una alimentación rápida.
[Ejemplo de alta velocidad]
Fig.7 muestra un diagrama de velocidad para un husillo de bolas laminado de paso largo que se
acciona a 2 m/s.
[Condiciones]
Descripción
Muestra
Husillo de bolas laminado de paso largo
WTF3060
(Diámetro de eje: 30 mm; paso: 60 mm)
Velocidad
máxima
2m/s
(Velocidad de rotación del husillo de bolas:
2.000 min-1)
Superficie de la
guía
Modelo SR25W de guía LM
Velocidad (m/s)
Artículo
2
0
2000 ms
Tiempo (ms)
Fig.7 Diagrama de velocidad
B15-12
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[Ejemplo de generación de calor]
Fig.8 muestra datos sobre la generación de calor a partir del eje del husillo, cuando se usa un husillo de bolas en un patrón de accionamiento que se indica en Fig.9
[Condiciones]
Artículo
Descripción
Muestra
Husillo de bolas de precisión con tuerca doble
BIF4010-5
(Diámetro de eje: 40 mm; paso: 10 mm; precarga aplicada:
2.700 N)
Velocidad máxima
0,217 m/s (13 m/min)
(Velocidad de rotación del husillo de bolas: 1300 min-1)
Velocidad baja
0,0042 m/s (0,25 m/min)
(Velocidad de rotación del husillo de bolas: 25 min-1)
Superficie de la
guía
Modelo HSR35CA de guía LM
Lubricante
Grasa a base de litio (N.° 2)
(1)
(2)
Tiempo
(s)
t1
t2 = 1,4
1,9
t3 0,1
15,9
t = 19,6 × 3 ciclos
t1
t2 = 1,3
t3
Fig.8 Patrón de accionamiento
30
Temperatura (°
C)
Velocidad (m/s)
(1)
0,0042m/s
25
20
0
30
60
90
120
150
180
Tiempo (min)
Fig.9 Datos de generación de calor del husillo de bolas
B15-13
Husillos de bolas
t1 = 0,2
t2 = 1,4, 1,3
t3 = 0,2
0,217m/s