Guías lineales

Husillo de bola

Un husillo de bola es un actuador lineal mecánico que convierte el movimiento de rotación en movimiento lineal con pocas pérdidas por fricción.

Un eje roscado proporciona un camino de rodadura helicoidal a unos rodamientos de bolas que actúan como un tornillo de precisión. Como el movimiento se realiza por rotación, no por deslizamiento, el rozamiento es menor, la fricción del conjunto es baja. Y como el esfuerzo se reparte entre varias bolas, es capaz de aplicar o resistir altas cargas de empuje. Se pueden fabricar con unas tolerancias estrechas y por tanto son adecuados para su empleo donde se necesita una alta precisión. El conjunto de bolas actúa como la tuerca mientras el eje roscado es el tornillo. En contraste con los husillos convencionales, los husillos a bolas tienden a ser bastante voluminoso, debido a la necesidad de disponer un espacio en el mecanismo para recircular las bolas.

Los husillos a bolas se utilizan en aviones y misiles para mover las superficies de control, especialmente en sistemas eléctrico fly by wire. En los automóviles se emplea en la dirección asistida para convertir el movimiento rotativo de un motor eléctrico en el movimiento axial de la cremallera de dirección. También se utilizan en máquinas herramientas, robots y equipos de montaje de precisión. Se utilizan husillos de bolas de gran precisión en motores paso a paso para la fabricación de semiconductores.

Los ejes de husillos de bola se pueden fabricar mediante laminado, obteniéndose un producto menos preciso, pero de bajo costo y mecánicamente eficaces. Los husillos de bolas laminados tienen una precisión de posición de varias milésimas de pulgada por pie.

Para mantener su precisión inherente y garantizar una larga vida útil, se necesita tener gran cuidado para evitar la contaminación con polvo y partículas abrasivas. Esto se puede lograr mediante el uso de fuelles de caucho o cuero para encerrar completamente o parcialmente las superficies de trabajo. Otra solución es insuflar aire filtrado a una presión positiva cuando se utilizan en un recinto cerrado o semiabierto.

Aunque afecta a la reducción de la fricción, los husillos de bola puede operar con cierta precarga, eliminando efectivamente la holgura (SLOP) entre la entrada (rotación) y la salida (movimiento lineal). Esta característica es esencial cuando se utilizan en sistemas con movimientos controlados por ordenador, por ejemplo, máquinas herramientas CNC y aplicaciones de alta precisión de movimiento (por ejemplo, uniones del tipo wire bonding).

Ventajas:
La baja fricción de los husillos de bolas se traduce en una alta eficiencia mecánica en comparación con otras alternativas. Un husillo de bolas usuales puede alcanzar una eficiencia del 90%, en comparación con el 50% de un husillo Acme de igual tamaño. La falta de fricción de deslizamiento entre la tuerca y el tornillo permite una larga vida útil del conjunto del husillo (especialmente en los sistemas sin holgura), la reducción de los tiempos entre mantenimiento y sustitución de piezas y a la disminución de las necesidades de lubricación. Esto, combinado con la mejora del rendimiento global y la reducción del consumo energético pueden permitir compensar los mayores costes de adquisición de los husillos a bolas.

Inconvenientes:
Dependiendo de su ángulo de avance, los husillos de bolas pueden retroceder debido a su bajo rozamiento interno (es decir, si se desplaza el eje del husillo linealmente, es posible hacer girar el sistema de bolas). Por lo general son indeseables para las máquinas herramientas operadas a mano, como cuando no se requiere un servomotor para desplazar la cabeza de corte sobre una pieza a velocidad uniforme. Velocidades de trabajo superiores a la de avance óptimo, podrían provocar el bloqueo del husillo, con la consiguiente avería del cortador y la pérdida de la pieza que se estuviese trabajando.

El coste también es un factor importante. Otros tipos de husillos son mucho más baratos de fabricar.