¿Qué es un husillo de bolas?
El husillo de bolas consta de un tornillo y una tuerca con ranuras y rodamientos de bolas que se mueven entre ellos. Su función es convertir el movimiento giratorio en movimiento lineal o convertir el movimiento lineal en movimiento giratorio. El husillo de bolas es el elemento de transmisión más utilizado en maquinaria de herramientas y maquinaria de precisión, y tiene las características de alta precisión, reversibilidad y alta eficiencia. Debido a su pequeña resistencia a la fricción, los husillos de bolas se utilizan ampliamente en varios equipos industriales e instrumentos de precisión.
La diferencia entre husillo de bolas y husillo de avance
La diferencia básica entre un husillo de avance y un husillo de bolas es que un husillo de bolas utiliza un rodamiento de bolas para eliminar la fricción entre la tuerca y el husillo de avance, mientras que un husillo de avance no lo hace.
1. Estructura diferente
Hay bolas en el husillo de bolas y un perfil de arco en el eje del husillo. Este perfil se cierne sobre el eje de acuerdo con un determinado ángulo de elevación (ángulo de avance). La bola está diseñada en la tuerca y rueda en el perfil de arco del eje del tornillo, por lo que es fricción de rodadura.
No hay bolas en el tornillo trapezoidal, por lo que el movimiento entre la tuerca y el eje del tornillo depende completamente del contacto mecánico para producir el deslizamiento, que es la fricción por deslizamiento.
2. Diferente eficiencia de transmisión
El coeficiente de fricción de la fricción por rodadura es mucho más bajo que el de la fricción por deslizamiento.
Por ejemplo, tanto NSK como THK muestran que el husillo de bolas tiene un coeficiente de fricción entre 0,003 y 0,01, mientras que el husillo de avance solo tiene un coeficiente de fricción entre 0,1 y 0,2.
Como otro ejemplo, REXROTH muestra que el coeficiente de fricción de los husillos de bolas está entre 0,005 y 0,01, mientras que el coeficiente de fricción de los tornillos de avance está entre 0,2 y 0,3.Esta es la razón por la cual la eficiencia de transmisión de la mayoría de los husillos de bolas es tan alta como el 90 %, y algunos incluso alcanzan más del 95 %, mientras que la eficiencia de transmisión de la mayoría de los husillos de avance es inferior al 70 %.
La eficiencia de transmisión del tornillo de avance trapezoidal es baja. Desde la perspectiva de la energía, se debe a la fricción por deslizamiento, especialmente el movimiento a alta velocidad, que genera mucho calor. Si el tornillo de avance o la tuerca no lo soportan, se "quemará". El husillo de avance no es adecuado para requisitos de operación de alta velocidad, y su velocidad máxima generalmente no supera las 3000 RPM.
El husillo de bolas, debido a la fricción de rodadura, no genera tanto calor y la velocidad puede llegar a ser muy alta, como 10000 RPM.
3. Diferentes autobloqueos
La teoría muestra que cuando la eficiencia de transmisión del tornillo guía es superior al 50 %, no hay autobloqueo, y cuando la eficiencia de transmisión es inferior al 35 %, sí hay autobloqueo. Por lo tanto, el husillo de bolas no tiene propiedad de autobloqueo, mientras que el tornillo trapezoidal tiene cierta propiedad de autobloqueo.
En lo que respecta a la aplicación en dirección Z, el tornillo de avance tiene la ventaja de autobloquearse. Por supuesto, en la situación real, también deben tenerse en cuenta factores como la precisión y la velocidad.
4. Diferentes materiales de fabricación
El eje del husillo de bolas generalmente está hecho de acero inoxidable o acero aleado, y la tuerca generalmente está hecha de cobre, porque el cobre puede soportar una gran carga y, al mismo tiempo, el coeficiente de fricción es pequeño y tiene un cierto efecto autolubricante, al igual que algunos de nuestros rodamientos lineales comunes, o monopatines planos, que también usan cobre, son exactamente esa razón.
El eje del tornillo de avance trapezoidal también está hecho de acero inoxidable o aleación de acero. Para tuercas, es un poco diferente de los husillos de bolas. En muchos casos, las tuercas de los tornillos de avance utilizan materiales no metálicos. Por ejemplo, cuando la carga es baja, generalmente se utilizan materiales sintéticos de ingeniería con bajo coeficiente de fricción y resistencia a altas temperaturas, como nailon, acero de carreras, PEEK, VESPEL, PET, PPS y otros materiales, mezclados con teflón (PTFE), para lograr un bajo coeficiente de fricción, al mismo tiempo, tiene cierta resistencia al calor.
5. Diferentes escenarios aplicables
El tornillo de avance tiene fricción deslizante y la velocidad excesiva generará mucho calor en la superficie de la junta, lo que provocará un mayor desgaste. Por lo tanto, el husillo de avance es adecuado para aplicaciones con requisitos de peso ligero y baja velocidad. Al mismo tiempo, el husillo de avance, debido a su menor precisión, suele ser más adecuado para aplicaciones que no requieren alta precisión, como transferencias lentas, manipulación, etc. Los husillos de bolas, por otro lado, tienen una baja generación de calor y alta precisión y, por lo general, son más adecuados para aplicaciones que requieren un movimiento suave, alta eficiencia, alta precisión y movimiento continuo o de alta velocidad a largo plazo, como los equipos de semiconductores.
6. Vida laboral
Normalmente, la fuerza de fricción superficial de la fricción de rodadura de la bola es pequeña. Bajo la premisa de varias operaciones de limpieza y mantenimiento, la vida útil del husillo de bolas es más larga que la del husillo trapezoidal.