Las ineficiencias de la máquina, el juego y el desgaste provocan pérdidas de precisión, tiempos de inactividad y costes elevados. Los husillos de bolas eliminan estos problemas gracias a su baja fricción, rigidez y durabilidad, lo que proporciona un movimiento lineal fiable.
Los husillos de bolas convierten el movimiento de rotación en movimiento lineal preciso mediante elementos rodantes, ofreciendo una gran precisión, repetibilidad y eficacia en aplicaciones de automatización, CNC y robótica.
Siga leyendo para descubrir por qué los husillos de bolas superan a otras soluciones de movimiento lineal.
¿Qué es un husillo de bolas?
A husillo de bolas es un actuador lineal mecánico de precisión que transforma el movimiento de rotación en movimiento lineal con una fricción mínima. A diferencia de los husillos de plomo, en los que se produce deslizamiento, los husillos de bolas utilizan rodamientos de bolas de acero para rodar entre las roscas, lo que reduce drásticamente la pérdida de energía y el desgaste.
La estructura incluye un eje roscado (normalizado por paso y paso) y una tuerca a juego que contiene bolas recirculantes. A medida que el tornillo gira, las bolas circulan por la tuerca a través de canales de retorno. Este mecanismo de rodadura permite una eficacia mecánica cercana a la unidad (a menudo 90%+), lo que permite un movimiento de alta velocidad con calor y holgura reducidos.
Los husillos de bolas se utilizan ampliamente en maquinaria CNC, robótica, ensamblaje de alta precisión y etapas de movimiento lineal, ofreciendo ventajas en repetibilidad, capacidad de carga y control.
Componentes de los husillos de bolas
A husillo de bolas consta de varios componentes de ingeniería de precisión que trabajan conjuntamente para proporcionar un movimiento lineal suave y preciso:
Eje de tornillo: Varilla roscada helicoidal de acero templado. El paso de rosca (distancia que recorren las bolas por revolución) determina la resolución mecánica.
Tuerca: Contiene rosca interna y vía de recirculación para bolas de acero; hay disponibles tipos de anillo macizo o partido.
Bolas: Esferas de acero endurecido o cerámica que ruedan entre el eje y la tuerca, soportando la carga.
Sistema de retorno de bolas: Pasajes internos o tubos externos guían las bolas continuamente a través de la tuerca.
Terminales: Juntas, rascadores o cubiertas para proteger del polvo, los residuos y la pérdida de lubricación.
Sistema de precarga: Se aplica mediante el diseño de tuercas para eliminar el juego axial y rigidizar el conjunto.
Red de lubricación: Se aplica grasa o aceite a través de los orificios, lo que garantiza la longevidad y reduce la fricción.
Cada componente contribuye a la precisión, rigidez y vida útil de un conjunto de husillo de bolas. La calidad del mecanizado, el tratamiento térmico y los procesos de montaje son fundamentales para el rendimiento.
Precisión de los husillos de bolas
La precisión es uno de los principales puntos fuertes de husillos de bolasdefiniendo en qué medida su movimiento real sigue el movimiento ordenado.
- Precisión del plomo: Desviación sobre una sola vuelta de rosca. Los grados comunes incluyen C0 (≤2 μm/300 mm), C5, C7, etc. Los grados de mayor precisión cuestan más, pero son esenciales para las mesas de las máquinas herramienta y los sistemas de metrología.
- Contragolpe: Juego axial entre la tuerca y el eje. Se consigue utilizando precarga de precisión (por ejemplo, la precarga de clase II da ≤5 µm). Un juego bajo es vital para el movimiento bidireccional y la repetibilidad del CNC.
- Repetibilidad: Capacidad de volver a un punto con precisión. Los husillos de bolas suelen tener una repetibilidad de ±1 µm con la precarga y el control adecuados.
- Error de rectitud y rotación: La rectitud y concentricidad del eje garantizan un funcionamiento suave sin atascos ni vibraciones.
Estas métricas están normalizadas (ISO 3408, JIS B1192) para ayudar a los ingenieros a especificar husillos a bolas adecuados para aplicaciones como ejes CNC servoaccionados, robótica o módulos de montaje de precisión.
Tipos de husillos de bolas
Existen varios tipos de husillos de bolascada una de ellas adaptada a las distintas necesidades industriales:
1. Husillo de bolas estándar
Eje rectificado o laminado emparejado con tuerca y tubos de retorno. Ideal para sistemas de movimiento general con precisión moderada.
2. Husillo de bolas en miniatura
Tornillos compactos con diámetros ≤10 mm y roscas finas, utilizados en electrónica de consumo, robots quirúrgicos y pequeños módulos de laboratorio.
3. Husillo de bolas de alta precisión
CNC de 5 ejes, cortadoras láser, sistemas aeroespaciales: requiere grados ultraelevados como C0 o C3, poca holgura y montaje rígido.
4. Husillo de bolas de doble tuerca precargado
Dos tuercas precargadas entre sí eliminan la holgura y endurecen el sistema: ideal para ejes verticales y servoaplicaciones.
5. Husillo de rodillos o planetario de bolas
Utiliza rodillos en lugar de bolas para ejes de alta carga y baja velocidad, que se encuentran en prensas industriales pesadas y sistemas de elevación.
6. Husillo de bolas híbrido tipo Acme
Combina roscas acme con rodamientos de bolas internos para lograr una precisión y capacidad de carga intermedias con un coste reducido.
La selección depende de la carga, la precisión, la velocidad, la vida útil y las limitaciones de espacio.
Ventajas de los husillos de bolas
Husillos de bolas ofrecen claras ventajas frente a otros accionamientos lineales mecánicos:
Alta eficacia: El movimiento de rodadura reduce la fricción a 10% de los tornillos acme-mejora el uso de la energía y reduce el calor.
Alta precisión y repetibilidad: La precisión micrométrica es compatible con aplicaciones de CNC, robótica, semiconductores y óptica.
Manipulación de cargas: Altas cargas dinámicas y estáticas con larga vida a la fatiga.
Contragolpe mínimo: La precarga elimina el juego para un posicionamiento bidireccional preciso.
Larga vida útil: El acero endurecido, la lubricación y la precarga maximizan la durabilidad.
Compatibilidad con motores: Excelente combinación con servomotores y motores paso a paso: admite sistemas de realimentación de bucle cerrado de alta velocidad.
Reducción del ruido: Funcionamiento más silencioso gracias al mecanismo de rodadura.
En general, los husillos de bolas producen movimientos más seguros, fiables y rentables que los mecanismos deslizantes de baja eficacia.
Comparación entre husillos de bolas y husillos de rosca de plomo
| Característica | Husillo de bolas | Tornillo de cabeza |
|---|---|---|
| Eficacia | 90-98 % (rozamiento) | 30-50 % (rozamiento por deslizamiento) |
| Precisión y holgura | Muy alta precisión, bajo juego | Moderada, mayor holgura inducida por el desgaste |
| Velocidad | Alta, con roscas precisas | Baja a media, limitada por el calor/fricción |
| Capacidad de carga | Gran capacidad de carga dinámica y estática | Menor capacidad dinámica |
| Vida útil | ≥10.000 km de recorrido con un buen mantenimiento | Moderado, el desgaste reduce el rendimiento |
| Coste | Mayor coste inicial | Menor coste inicial |
| Mantenimiento | Requiere lubricación y mantenimiento de las juntas | Mayor desgaste, necesidad de lubricación frecuente |
| Ruido | Funcionamiento silencioso | Ruidoso debido a la fricción por deslizamiento |
| Aplicación | CNC, robótica, aeroespacial, ejes de alta velocidad | Válvulas, gatos, sistemas lineales simples |
Los husillos a bolas superan a los husillos de rosca de plomo en situaciones de alta carga, alta velocidad o alta precisión. Sin embargo, los husillos de rosca de bolas siguen siendo rentables para sistemas de movimiento ocasional de baja carga.
Resumen
Los husillos a bolas ofrecen una precisión, eficacia y rendimiento de carga inigualables, ideales para movimientos lineales de alto rendimiento en todos los sectores.Para más información, póngase en contacto con [email protected]
