O conceito e o design dos fusos de esferas remontam ao final do século XIX e início do século XX. Durante a revolução industrial, com o desenvolvimento da indústria de máquinas, a demanda das pessoas por movimento linear tornou-se cada vez mais urgente. Anteriormente, uma combinação de parafuso e porca era comumente usada para obter movimento linear, mas o atrito e as propriedades imprecisas limitavam a precisão e a eficiência do sistema.Neste contexto, o fuso de esferas foi proposto e desenvolvido. Os fusos de esferas utilizam a relação de rolamento entre as esferas e o parafuso, resultando em baixo atrito e movimento linear preciso. No projeto do fuso de esferas, as esferas são dispostas na trilha roscada do parafuso. Quando o parafuso gira, as esferas rolam na pista, convertendo o movimento rotativo em movimento linear.A introdução do fuso de esferas melhorou muito o desempenho do sistema de transmissão linear, aumentando a eficiência, rigidez e precisão da transmissão. Eles são amplamente utilizados em vários campos, como máquinas-ferramentas, robôs, equipamentos de produção automatizados, sistemas de iluminação de palco, máquinas de impressão, etc., fornecendo a esses sistemas alta precisão, alta velocidade e movimento linear confiável.Com o avanço contínuo da ciência e tecnologia e da tecnologia de fabricação, o projeto e a fabricação de fusos de esferas também são continuamente melhorados e otimizados. Os fusos de esferas modernos alcançaram maior capacidade de carga, maior vida útil, maior rigidez e melhor confiabilidade. Eles se tornaram elementos-chave essenciais em muitos sistemas mecânicos, fornecendo importante suporte para automação e produção industrial.

Parafuso trapezoidal: Atrito de deslizamento puro - latão (boa autolubrificação) tem uma eficiência muito baixa de 60%, uma estrutura simples, baixo custo e sem precisão, grande carga de contato superficial, grande resistência inicial, resultando em rastejamento e rastejamento durante operação em velocidade ultrabaixa . Os parafusos trapezoidais podem ser selecionados quando não há necessidade de precisão, é necessária uma grande carga axial, o orçamento é baixo e o custo precisa ser reduzido, a velocidade é baixa e a ocasião não é importante. Parafuso de esfera: Ele realiza transmissão de alta eficiência e baixo atrito através de meios rolantes, com uma eficiência de mais de 90%. Em comparação com o contato superficial, a bola é um contato pontual, com menor carga, maior precisão e maior custo. A velocidade do parafuso é limitada e é melhor controlá-la dentro de 1.500 rpm. Se o parafuso for muito longo, ele precisará ser pressionado até 1000 rpm. Movimento unitário do parafuso: avanço (passo, Pb) [Assento fixo]: Os rolamentos de contato angular são usados em pares para restringir a direção axial do parafuso e são usados principalmente para suportar a força axial do parafuso [Assento de apoio]: Os rolamentos rígidos de esferas são usados sozinhos, apenas para apoiar a cauda do parafuso, para que ele não gire e possa deslizar axialmente [Fixo + Suporte]: A estrutura mais clássica [Fixo + Gratuito]: Não há como colocar, não há lugar para instalar o assento de apoio (curso curto, requisitos estruturais), a velocidade não pode ser muito alta e a carga não deve ser muito grande [Fixo + Fixo]: Não é adequado para operação em alta velocidade, o aquecimento fará com que o parafuso se deforme e fique preso, rigidez muito boa, alta precisão [Suporte + Suporte]: Sem precisão, mecanismo solto, carga pequena, quase nenhum requisito para desempenho de movimento --- mecanismo de ajuste com manivela manual Estrutura da porca do parafuso esférico [Circulação externa]: Melhor desempenho de alta velocidade, estrutura complexa, custo mais elevado [Circulação interna]: Custo ligeiramente menor, estrutura mais compacta, fácil de instalar Precisão do fuso de esferas C0 C1 .......C7 C10 ... Quanto maior o número, pior a precisão e menor o custo As hastes de parafuso de C7 e posteriores são processadas por moldagem por extrusão --- hastes de parafuso laminadas: alta eficiência de produção ---- tempo de entrega curto e barato As hastes de parafuso de C5 e anteriores são processadas por fresamento giratório + retificação --- hastes de parafuso retificadas: baixa eficiência de produção --- muito caro, alta precisão O mais utilizado: C7 Pré-carga do fuso de esferas Efetivamente evitar que o assento da porca se desloque devido à folga quando a carga é grande (melhora a precisão dinâmica de grandes cargas) Aumenta o estresse interno, maior resistência e maior geração de calor

A inspeção e o ajuste regulares da folga entre o fuso de esferas e o assento de apoio são medidas importantes para garantir a precisão, a estabilidade e a vida útil do equipamento mecânico. A seguir, detalhamos as etapas e precauções:1. Etapas de inspeção Inspeção manual Desligue o equipamento, gire o parafuso manualmente e verifique se há resistência anormal ou folga. Empurre e puxe o parafuso axialmente para verificar se há uma folga óbvia (geralmente, a folga axial permitida deve ser menor que 0,01-0,05 mm; consulte o manual do equipamento para obter detalhes). Medição do indicador de mostrador Fixe o relógio comparador próximo ao assento de apoio e a sonda contra a face final do parafuso. Empurre e puxe o parafuso axialmente e registre a alteração na leitura do indicador de mostrador, que é a folga axial. Se a folga exceder o padrão (por exemplo, exceder o valor recomendado pelo fabricante), ela precisará ser ajustada. Inspeção do status da operação Opere o equipamento em baixa velocidade para observar se há vibração, ruído anormal ou desvio de posicionamento. Use um analisador de vibração ou estetoscópio para auxiliar no diagnóstico de anormalidades. 2. Método de ajuste Ajuste a pré-carga do assento de apoio Assento de suporte de rolamento de contato angular: ajuste a pré-carga através da porca de fixação (consulte o valor de torque do fabricante). Solte a porca de fixação e aperte-a gradualmente com uma chave de torque, enquanto gira o parafuso para garantir suavidade. Meça novamente a folga após o pré-aperto até atingir o padrão. Assento de suporte de rolamento de esferas de sulco profundo: se a folga for muito grande, pode ser necessário substituir o rolamento ou adicionar uma junta. Substituir peças desgastadas Se a folga ainda estiver muito grande após o ajuste, verifique se o rolamento, a porca do parafuso ou o assento de suporte estão desgastados. Substitua rolamentos ou porcas desgastadas (observe que os rolamentos de contato angular devem ser substituídos em pares). Calibrar paralelismo e coaxialidade Use um micrômetro para verificar o paralelismo do parafuso e do trilho-guia (geralmente ≤0,02 mm/m). Se a superfície de montagem do assento de suporte estiver deformada, ela precisará ser reprocessada ou corrigida com uma junta. 3. Ciclo de manutenção e precauções Recomendação de ciclo Equipamento comum: Verifique uma vez a cada 3-6 meses. Equipamentos de alta precisão/alta frequência: inspeção mensal ou por horas de funcionamento (como 500 horas). Equipamentos novos precisam ser reapertados após 1 mês da primeira operação. Pontos-chave Utilize a graxa original especificada de fábrica para evitar misturar graxas diferentes. Após o ajuste, é necessário executar o teste sem carga e, em seguida, carregar e verificar gradualmente. Registre os dados de cada inspeção para monitorar a tendência de desgaste. Dicas de segurança Certifique-se de desligar a energia e liberar a pressão do sistema antes do ajuste. Evite o pré-aperto excessivo, caso contrário, isso causará o aquecimento do rolamento e reduzirá sua vida útil. 4. Ferramentas e consumíveis Ferramentas necessárias: indicador de mostrador, chave de torque, calibrador de folga, micrômetro. Consumíveis: graxa, retentores, rolamentos sobressalentes (os modelos devem ser compatíveis). Por meio de inspeção e ajuste sistemáticos, o erro de transmissão pode ser reduzido efetivamente e a vida útil do sistema de fuso de esferas pode ser estendida. Se o problema for complexo (como empenamento do fuso), recomenda-se entrar em contato com um profissional de manutenção.Se tiver alguma dúvida, entre em contato conosco. Qualquer problema com fusos de esferas pode ser resolvido.

Em equipamentos de ponta, como sistemas servo de focalização em nanoescala para máquinas de litografia de semicondutores, correntes de acionamento de precisão para juntas de robôs industriais e plataformas de montagem de alta velocidade para módulos de baterias de veículos de novas energias, Os fusos de esferas servem como componentes essenciais de transmissão e execução. Executando funções cruciais de conversão de movimento e controle de posicionamento. De Máquinas-ferramenta CNC de cinco eixos Desde mecanismos de ajuste de atitude aeroespacial até equipamentos de imagem médica de precisão e linhas de produção de manufatura inteligente de ponta, todos os equipamentos de alta tecnologia com requisitos rigorosos de precisão de transmissão, resposta dinâmica e confiabilidade utilizam fusos de esferas como solução principal de transmissão. Este artigo analisa sistematicamente as principais vantagens tecnológicas dos fusos de esferas e sua adequação em equipamentos de alta tecnologia, partindo de seus princípios técnicos e características de engenharia.A principal vantagem tecnológica de fusos de esferas A inovação reside em seu princípio de transmissão. Comparado à transmissão por atrito de deslizamento por contato superficial dos fusos de esferas tradicionais, o fuso de esferas emprega um mecanismo de transmissão por atrito de rolamento: esferas de alta precisão são incorporadas como meio de transmissão no circuito fechado formado pela pista helicoidal do fuso e pela pista da porca, convertendo o deslizamento relativo entre o fuso e a porca no movimento de rolamento das esferas. Com base nessa inovação no princípio do atrito de rolamento, os fusos de esferas possuem características de transmissão altamente eficientes. Do ponto de vista da eficiência de transmissão, a eficiência mecânica η dos fusos de esferas pode atingir 90% a 98%, enquanto a dos fusos de esferas comuns é de apenas 20% a 40%. De acordo com a equação de equilíbrio de potência, sob a condição de carga constante F e curso de transmissão s, o torque de acionamento M é inversamente proporcional à eficiência de transmissão η. Portanto, o uso de fusos de esferas pode reduzir a necessidade de torque de saída do motor de acionamento para menos de 1/3 daquela dos fusos de esferas. Essa característica não apenas melhora significativamente a eficiência de utilização de energia, mas, mais importante, reduz a geração de calor do sistema de transmissão. Para equipamentos de alta precisão, a deformação térmica do sistema de transmissão é uma das principais fontes de erro que afetam a precisão de posicionamento. A baixa geração de calor pode controlar efetivamente a deformação térmica do fuso, garantindo a estabilidade da temperatura do equipamento durante a operação contínua de longo prazo, fornecendo uma garantia fundamental para o controle de alta precisão.O desempenho de posicionamento de precisão é o principal indicador técnico para que os fusos de esferas se adaptem a equipamentos de alta tecnologia, sendo também uma vantagem fundamental que os diferencia dos componentes de transmissão comuns. No setor de manufatura de ponta, a precisão e a repetibilidade do posicionamento determinam diretamente a qualidade do processamento/operação do equipamento. Por exemplo, a exigência de precisão de alinhamento de wafers em máquinas de litografia de semicondutores é de ≤±5nm, e a exigência de precisão de posicionamento em máquinas de cinco eixos é de ≤±5nm. máquinas-ferramenta CNC é ≤±1μm. Os fusos de esferas garantem um posicionamento preciso por meio de três tecnologias principais: primeiro, tecnologia de retificação helicoidal de alta precisão, utilizando máquinas de retificação de ultraprecisão para atingir um erro de perfil da pista de rolamento ≤0,001mm; segundo, tecnologia de pré-carga (como a pré-carga da arruela de dupla porca e a pré-carga variável da guia de porca única), eliminando a folga axial e gerando uma ligeira interferência para atingir folga zero na transmissão reversa; e, em terceiro lugar, um design de baixa dissipação de calor, combinado com um sistema de controle de temperatura para suprimir a deformação térmica. Alta rigidez e longa vida útil são características essenciais de engenharia que permitem que os fusos de esferas se adaptem às severas condições de operação de equipamentos de alta tecnologia. Os sistemas de transmissão desses equipamentos frequentemente enfrentam condições extremas, como cargas pesadas (por exemplo, as forças de fechamento em máquinas de moldagem por injeção totalmente elétricas podem atingir milhares de kN), partidas e paradas de alta frequência (por exemplo, frequências de movimento das juntas de robôs industriais ≥10 Hz) e cargas de impacto, impondo exigências extremamente elevadas à rigidez dos componentes de transmissão. Fusos de esferasAtravés do projeto de pré-carga, obtém-se folga axial negativa (ajuste por interferência). Utilizando a deformação elástica das esferas para gerar força de pré-carga, a rigidez axial pode ser aumentada em mais de três vezes. Comparado com parafusos deslizantes, a deflexão sob a mesma carga pode ser reduzida em mais de 60%, garantindo precisão de movimento estável sob condições de carga elevada. Do ponto de vista da vida útil, as baixas características de desgaste por atrito de rolamento tornam a vida útil à fadiga dos fusos de esferas significativamente superior à dos fusos deslizantes. A utilização de materiais de alta qualidade, como... Aço para rolamentos GCr15, combinado com cementação e têmpera (dureza superficial HRC≥60), retificação de ultraprecisãoCom um sistema de vedação labiríntica e lubrificação com graxa, o desgaste e a entrada de impurezas podem ser efetivamente suprimidos. De acordo com o modelo de cálculo de vida útil da norma ISO 3408, sob carga dinâmica nominal, a vida útil nominal (L10) de um fuso de esferas pode atingir milhões de ciclos, o que representa de 5 a 10 vezes a de um fuso deslizante convencional. Dados de testes de engenharia mostram que fusos de esferas com parâmetros de pré-carga otimizados podem estender sua vida útil contínua de 30.000 horas para 50.000 horas sob 80% da carga nominal, reduzindo significativamente o tempo de inatividade para manutenção e os custos de substituição de peças de reposição para equipamentos de alta tecnologia, além de melhorar a eficiência geral do equipamento (OEE).Resposta rápida e adaptabilidade flexível são características essenciais dos fusos de esferas para atender aos requisitos de controle dinâmico de equipamentos de alta tecnologia. Em termos de desempenho em alta velocidade, o valor DN (diâmetro do eixo d × velocidade n) dos fusos de esferas pode ultrapassar 140.000, excedendo em muito o limite superior do valor DN para fusos deslizantes (≤50.000). Combinado com uma estrutura de circulação de esferas de alta velocidade (como um inversor de circulação interna), é possível alcançar transmissão de alta velocidade com velocidade máxima ≥3000 rpm. Em sistemas de servocontrole, o efeito sinérgico do baixo coeficiente de atrito e da alta rigidez pode reduzir o tempo de resposta do sistema para a ordem de milissegundos, melhorando a precisão do rastreamento dinâmico. Em aplicações de engenharia, o equipamento de soldagem para baterias de veículos de nova energia utiliza fusos de esferas leves (porcas de fibra de carbono composta) e tecnologia de compensação dinâmica de pré-carga, reduzindo o tempo de aceleração de 0,2s para 0,08s, aumentando o tempo de ciclo da linha de produção em 50% e elevando a capacidade diária de 1200 para 1800 conjuntos. As juntas do robô humanoide empregam fusos de esferas de passo pequeno e alta precisão, atingindo uma velocidade angular de 1,5 rad/s e uma repetibilidade de 0,01° sob uma carga de 20 kg, atendendo aos requisitos de controle colaborativo com múltiplos graus de liberdade. A flexibilidade do projeto estrutural permite que os fusos de esferas se adaptem às condições de instalação e operação de diversos equipamentos de alta tecnologia. Classificados pelo método de recirculação de esferas, a recirculação externa (tipo inserção, tipo tampa) é adequada para grandes distâncias entre os eletrodos e cenários de alta velocidade, enquanto a recirculação interna (tipo reverso) apresenta as vantagens de estrutura compacta e operação estável, podendo ser adaptada a espaços de instalação reduzidos. Em termos de materiais e tratamento de superfície, o aço inoxidável (SUS440C) com revestimento de cromo duro pode ser utilizado em condições corrosivas, a liga Inconel com revestimento de nitreto de alumínio pode ser utilizada em condições de alta temperatura, e porcas de compósito reforçado com fibra de carbono podem ser utilizadas para requisitos de leveza, reduzindo o peso em mais de 50% em comparação com porcas de aço. Além disso, personalizando a distância entre os eletrodos (por exemplo, micro-distância ≤1mm, distância entre os eletrodos ≥20mm), o sentido da rosca (esquerda, direita, bidirecional) e o método de instalação (fixo-fixo, fixo-flutuante), é possível obter uma adaptação precisa aos sistemas de transmissão de equipamentos de alta tecnologia, melhorando a eficiência da integração do sistema. Com o desenvolvimento da tecnologia de manufatura inteligente, os fusos de esferas estão evoluindo rumo à integração e à inteligência, tornando-se um componente essencial dos sistemas de transmissão inteligentes. Ao incorporar sensores de temperatura, vibração e deslocamento, dados como temperatura, amplitude de vibração e erro de posicionamento durante o processo de transmissão podem ser coletados em tempo real. Combinado com uma plataforma de internet industrial, isso possibilita o monitoramento do status e o alerta precoce de falhas. A tecnologia de compensação dinâmica de pré-carga, baseada em algoritmos de IA, pode corrigir desvios de precisão causados ​​por deformação térmica e desgaste em tempo real, aprimorando ainda mais a estabilidade da precisão da transmissão. No que diz respeito aos avanços na tecnologia nacional, os fusos de esferas produzidos internamente alcançaram a produção em massa com precisão de nível C0. Por meio da adoção de processos de retificação de ultraprecisão e formulações de materiais desenvolvidos internamente, eles entraram com sucesso nas cadeias de suprimentos de fabricantes internacionais de máquinas-ferramenta de alta tecnologia, como AgieCharmilles (Suíça) e DMG MORI (Alemanha), fornecendo suporte essencial como componente de transmissão para a transformação de alta tecnologia da manufatura chinesa. Em resumo, as vantagens tecnológicas dos fusos de esferas derivam da inovação fundamental do seu princípio de transmissão por fricção de rolamento. Através da sinergia de alta precisão Graças ao projeto estrutural, aos processos de materiais otimizados e à tecnologia de controle inteligente, é possível alcançar um equilíbrio de desempenho multidimensional entre transmissão de alta eficiência, posicionamento preciso, alta rigidez, longa vida útil e adaptabilidade flexível, atendendo precisamente aos rigorosos requisitos de equipamentos de ponta para sistemas de transmissão.