O fuso de esferas (frequentemente chamado de "fuso de chumbo") parafuso") de uma máquina de moldagem por injeção É o seu componente principal, muitas vezes referido como o "coração" da máquina. Seu funcionamento é um processo complexo que integra física, mecânica e termodinâmica.Em termos simples, sua principal função é transportar, fundir, comprimir e homogeneizar grânulos de plástico sólido, injetando, por fim, o plástico fundido na cavidade do molde com pressão e velocidade suficientes.Para melhor compreender seu funcionamento, podemos dividir seu ciclo de trabalho nas seguintes etapas: Um ciclo de trabalho completo de um fuso de esferas de máquina de moldagem por injeção. Em um ciclo de injeção completo, o fuso de esferas realiza principalmente duas ações: rotação e movimento axial. Seu ciclo de trabalho pode ser dividido em três estágios:1. Etapa de Rotação (Plastificação/Dosagem)Objetivo: Transportar, aquecer, fundir e homogeneizar os grânulos de plástico sólido na tremonha.Ação: O parafuso guia gira em alta velocidade dentro do cilindro, mas não se move para a frente (nesse momento, o cilindro de injeção na parte traseira do parafuso guia libera a pressão, permitindo que o parafuso guia se retraia devido à força de reação do plástico durante a rotação).Processo de operação:Alimentação e transporte: Os grânulos de plástico caem da tremonha para o tambor. A rotação da rosca, semelhante à de um parafuso girando em uma porca, utiliza o plano inclinado da rosca para impulsionar continuamente os grânulos de plástico para a frente.Compressão e Fusão: A estrutura da rosca é dividida em três seções, de trás para a frente: a seção de alimentação, a seção de compressão e a seção de dosagem.Seção de alimentação: A profundidade da rosca é relativamente grande, utilizada principalmente para o transporte estável de grânulos sólidos.Seção de Compressão: A profundidade da rosca diminui gradualmente. Aqui, o plástico é fortemente comprimido e cisalhado, enquanto a bobina de aquecimento externa também o aquece. Sob a ação combinada do "calor de cisalhamento" e do "aquecimento externo", o plástico sólido derrete rapidamente, entrando em um estado viscoso. De fato, mais de 80% do calor de fusão provém do calor de cisalhamento gerado pela rotação da rosca.Seção de Dosagem: A profundidade da rosca é a mais rasa. Sua principal função é homogeneizar ainda mais a temperatura e a composição da massa fundida, garantindo a qualidade uniforme da massa armazenada na extremidade frontal.Resultado: O plástico fundido é empurrado uniformemente para a frente da rosca (no bico), e a pressão acumulada (contrapressão) empurra toda a rosca para trás, reservando uma quantidade fixa de material fundido para a próxima injeção.2. Estágio de Movimento Axial (Pressão de Injeção/Manutenção)Objetivo: Injetar o plástico fundido, reservado na etapa anterior, na cavidade do molde em alta velocidade e alta pressão.Ação: O parafuso para de girar e, sob o poderoso impulso do cilindro de injeção, avança em alta velocidade como um pistão.Processo de operação:Injeção: A rosca avança em altíssima velocidade, injetando o plástico fundido, reservado na parte frontal, através do bico, canal de alimentação e ponto de injeção, na cavidade fechada do molde. Esse processo precisa ser concluído em um tempo muito curto para garantir que o material fundido preencha todos os cantos da cavidade simultaneamente.Pressão de retenção: Quando a cavidade está prestes a ser preenchida, a velocidade de injeção diminui, passando para um estágio de "pressão de retenção" de alta pressão. A rosca continua a se mover lentamente para a frente, utilizando pressão extremamente alta para repor o volume deixado pelo resfriamento e contração do plástico, evitando defeitos como marcas de retração e quantidade insuficiente de material no produto.3. Reiniciar (Preparando-se para o próximo ciclo)Objetivo: Preparar o material fundido para o próximo ciclo de moldagem por injeção.Ação: Após a conclusão da pressão de retenção, o parafuso para o movimento axial e começa a girar novamente (retornando ao primeiro estágio) para a próxima plastificação e dosagem. Nesse momento, o molde se abre, ejeta o produto e, em seguida, se fecha, aguardando a próxima injeção.Principais características de design do fuso de esferasPara realizar as tarefas complexas acima mencionadas, o próprio fuso de esferas é projetado com grande precisão:Relação Comprimento/Diâmetro (L/D): A relação entre o comprimento do fuso de esferas e seu diâmetro. Uma relação L/D maior resulta em melhor plastificação e temperatura mais uniforme. Relações comuns estão entre 18:1 e 25:1.Taxa de compressão: A relação entre o volume da primeira ranhura roscada na seção de alimentação e o volume da última ranhura roscada na seção de dosagem. Ela determina o grau de compressão do plástico e é crucial para a eficiência da fusão. Diferentes plásticos requerem diferentes taxas de compressão.Projeto de três estágios: Conforme mencionado acima, a seção de alimentação, a seção de compressão e a seção de dosagem desempenham suas respectivas funções, formando a base para a operação eficiente do fuso de esferas.Em resumo, você pode visualizar o funcionamento de uma rosca de máquina de moldagem por injeção da seguinte forma:É como um "moedor de carne": à medida que gira, tritura, corta, mistura e transporta os materiais.É como um "pistão" ou uma "seringa": à medida que se impulsiona para a frente, injeta o "fluido" processado sob alta pressão.É também um "gerador de calor": através do seu próprio cisalhamento rotacional, gera a maior parte do calor necessário para derreter o plástico.Essa combinação engenhosa de "plastificação rotacional" e "injeção axial" permite que a rosca da máquina de moldagem por injeção complete de forma eficiente e precisa o processo de transformação de grânulos sólidos em produtos plásticos de precisão.

Na automação industrial e em equipamentos de precisão, os fusos trapezoidais são o principal mecanismo de transmissão para a conversão de movimento rotativo em linear, afetando diretamente a precisão e a estabilidade do equipamento. No entanto, os profissionais frequentemente sofrem com a diminuição da eficiência e a redução da vida útil dos equipamentos devido à falta de um conhecimento profundo dos princípios de funcionamento e à seleção inadequada. Este artigo irá detalhar o princípio de funcionamento dos fusos trapezoidais e fornecer um guia prático para sua seleção.I. Princípio do Movimento do Produto e Parâmetros Relacionados1. Princípio de funcionamento: O fuso trapezoidal converte o movimento rotacional em movimento linear através do engrenamento do parafuso e da porca, transmitindo simultaneamente energia e potência. II. Características do produto1. Estrutura simples, processamento e operação convenientes e custo econômico;2. A função de travamento automático é alcançada quando o ângulo da hélice da rosca é menor que o ângulo de atrito;3. Processo de transmissão suave e estável;4. Resistência ao atrito relativamente alta, com uma eficiência de transmissão na faixa de 0,3 a 0,7. No modo de travamento automático, a eficiência é inferior a 0,4;5. Possui certo grau de resistência a impactos e vibrações;6. A capacidade de carga total é maior do que a dos parafusos de laminação comuns. III. Cálculos de Seleção e VerificaçãoPara parafusos de transmissão de força em geral, os principais modos de falha são o desgaste da superfície da rosca, a fratura sob tensão de tração, o cisalhamento e o cisalhamento ou flexão na raiz da rosca. Portanto, as dimensões principais do acionamento do parafuso são determinadas principalmente com base em cálculos de resistência ao desgaste e resistência mecânica durante o projeto.Para parafusos de transmissão, o principal modo de falha é a folga excessiva devido ao desgaste ou deformação, o que leva à diminuição da precisão do movimento. Portanto, as dimensões principais do acionamento do parafuso devem ser determinadas com base na resistência ao desgaste da rosca e nos cálculos de rigidez do parafuso durante o projeto. Se o parafuso de transmissão também suportar uma grande carga axial, sua resistência precisará ser calculada adicionalmente.Parafusos longos (relação de esbeltez superior a 40) que não são ajustáveis ​​manualmente podem produzir vibração lateral; portanto, sua velocidade crítica precisa ser verificada.IV. Precauções de Utilização1. Considerações sobre a carga: Devem ser evitadas ao máximo as cargas radiais adicionais, pois essas cargas podem facilmente causar mau funcionamento do parafuso, aumento do desgaste e travamento.2. Requisitos para prevenção de poeira: Deve-se impedir a entrada de objetos estranhos na rosca. Caso impurezas como limalha de ferro, escória de estanho e aparas de alumínio sejam facilmente geradas durante a operação, deve-se instalar uma tampa protetora para evitar que objetos estranhos entrem na rosca e causem desgaste anormal ou travamento.3. Requisito de índice de esbeltez: Quando o índice de esbeltez excede um determinado limite (60 ou superior), o parafuso se deformará devido ao seu próprio peso, resultando em uma carga radial descentralizada na porca. Dependendo da velocidade e do torque de operação reais, isso pode levar a desgaste anormal, travamento, deformação da extremidade do eixo ou até mesmo quebra. Para solucionar esse problema, um dispositivo antirrolamento pode ser instalado no meio do parafuso para restringir sua deformação.4. Durante a instalação, deve-se atentar para a coaxialidade e o nivelamento do método de instalação com suporte fixo; para a estrutura em balanço engastada-livre, deve-se atentar para o controle das tolerâncias das extremidades do eixo e para o travamento e reforço da cabeça.5. Ao instalar um parafuso trapezoidal, é necessário verificar o alinhamento radial. Caso não disponha de equipamento de medição adequado, o parafuso pode ser movimentado manualmente ao longo de todo o seu comprimento, uma ou mais vezes, antes da instalação do componente de acionamento. Se a força necessária para movimentar o diâmetro externo do eixo for irregular e apresentar marcas de desgaste, isso indica que o fuso, a porca de apoio e a guia não estão alinhados. Nesse caso, afrouxe primeiro os parafusos de fixação relevantes e, em seguida, movimente o fuso manualmente uma vez. Se a força necessária se tornar uniforme, os componentes correspondentes podem ser recalibrados. Se a força ainda for irregular, os parafusos de fixação precisam ser afrouxados novamente para determinar a localização do erro de calibração.

A capacidade de um fuso de esferas para máquina-ferramenta A operação eficiente e sem travamentos 24 horas por dia deve-se principalmente ao efeito sinérgico de três fatores: projeto e seleção adequados, lubrificação e manutenção apropriadas e controle razoável das condições de operação. Especificamente, isso pode ser dividido nas seguintes dimensões principais:1. Processo de projeto e fabricação estrutural de alta precisãoEncaixe preciso do par de transmissão: Fusos de esferas Utilizam-se esferas de aço como elementos rolantes. Comparado ao contato superficial dos parafusos deslizantes, este é um contato pontual, resultando em um coeficiente de atrito extremamente baixo (apenas 1/10 a 1/3 do dos parafusos deslizantes). Isso leva a uma baixa resistência ao atrito e menor geração de calor durante a operação, evitando travamentos causados ​​por superaquecimento.O processo de pré-carga elimina a folga: Uma estrutura de pré-carga com porca dupla (como a do tipo arruela, a do tipo passo variável ou a do tipo roscado) elimina a folga axial entre as porcas. fuso e porca, garantindo a precisão da transmissão e prevenindo movimentos axiais e travamentos durante a operação em alta velocidade.Materiais de alta qualidade e tratamento térmico: Os fusos e porcas são normalmente feitos de aço com alto teor de carbono. (como GCr15) ou aço estrutural de liga, tratado com têmpera, revenido e retificação para obter uma superfície Dureza de HRC58~62. Isso resulta em alta resistência ao desgaste, prevenindo o desgaste e a deformação durante a operação a longo prazo e mantendo uma precisão de encaixe estável.2. Sistema de lubrificação e vedação estável e confiávelLubrificação contínua e eficiente:** Equipada com um sistema de lubrificação automática (como uma bomba de graxa ou um dispositivo de lubrificação por névoa de óleo), a máquina repõe a pista do fuso com graxa ou óleo especializado em intervalos regulares, formando uma película de óleo que reduz o atrito direto entre as esferas de aço e a pista, diminuindo o desgaste e a geração de calor. Máquinas-ferramenta que operam 24 horas por dia geralmente são equipadas com lubrificação automática intermitente para evitar lubrificação insuficiente ou envelhecimento da graxa.Excelente proteção de vedação:** Ambas as extremidades do fuso de esferas são equipadas com vedações à prova de poeira, placas raspadoras e outros componentes para impedir a entrada de fluido de corte, limalha de metal e poeira na pista de rolamento. A entrada de impurezas na pista de rolamento é uma causa comum de travamento do fuso de esferas; o sistema de vedação isola eficazmente os contaminantes e mantém a pista de rolamento limpa.3. Parâmetros operacionais razoáveis ​​e controle de cargaCompatibilidade de Carga e Velocidade: Durante a seleção, as cargas dinâmicas e estáticas nominais do fuso são determinadas com base na carga real da máquina-ferramenta (força de corte, peso da mesa) para garantir que a carga não exceda o valor nominal durante 24 horas de operação, evitando a deformação dos rolamentos de esferas e o empenamento do fuso devido à sobrecarga. Simultaneamente, a velocidade é controlada abaixo da velocidade crítica do fuso para evitar ressonância e vibração durante a rotação em alta velocidade.Controle de temperatura: A máquina-ferramenta está equipada com um sistema de refrigeração para controlar a temperatura de operação do fuso e do eixo-árvore. O superaquecimento do fuso pode causar deformação térmica, levando a alterações no passo ou até mesmo ao travamento. O sistema de refrigeração controla as flutuações de temperatura dentro de uma faixa mínima, mantendo a estabilidade da transmissão.4. Coordenação precisa dos sistemas de acionamento e controleConexão rígida entre o servomotor e o fuso de esferas: Acoplamentos (como acoplamentos de diafragma e acoplamentos lamelares) são usados ​​para obter uma conexão sem folgas entre o motor e o fuso de esferas, garantindo uma transmissão de potência suave e evitando solavancos causados ​​por conexões soltas.Ajuste preciso do sistema CNC: Através de um sistema de controle de circuito fechado ou semi-fechado, a posição e a velocidade do fuso são monitoradas em tempo real, e o torque de saída do motor é ajustado dinamicamente para compensar a deformação elástica e a deformação térmica do fuso, garantindo velocidade uniforme e sem impactos durante a operação.Complemento: O papel crucial da manutenção de rotina: Mesmo com projeto e condições de operação adequados, a manutenção regular é essencial para o funcionamento ininterrupto 24 horas por dia, 7 dias por semana. Por exemplo, a limpeza regular das vedações, a verificação do estado da graxa lubrificante, a detecção de folga e desalinhamento do fuso e a substituição imediata da graxa envelhecida e das esferas desgastadas podem prolongar efetivamente o tempo de operação estável do fuso.