Tornillo de bolas serie DFU

I. Posicionamiento y nomenclatura principales

Posicionamiento: Un conjunto de husillo de bolas de doble tuerca precargada, montado con brida, de alta rigidez y alta precisión. Es una solución diseñada para aplicaciones de gama alta que exigen cero holgura, rigidez ultralta, alta capacidad de carga y larga vida útil.
Interpretación de la nomenclatura:

• D: el Doble tuerca. La característica principal, compuesta por dos tuercas combinadas mediante un método de precarga.
• F: Brida. La tuerca incorpora una brida cuadrada o circular para facilitar el montaje y la fijación.
• U: Normalmente representa "Ultra Precisión" o una clase específica de alto rendimiento. A veces se refiere a un método particular de precarga.

Valor principal: La estructura de doble tuerca precargada elimina activamente el juego axial y ofrece una rigidez y capacidad de carga muy superiores en comparación con los husillos de bolas de tuerca simple.

II. Estructura básica y principio de funcionamiento

Estructura de precarga con doble tuerca (núcleo):

• La DFU consta de dos tuercas de bolas independientes. Un elemento de ajuste de precarga (por ejemplo, separador de precarga, resorte o manguito roscado) aplica una fuerza axial opuesta entre ellas.
• Principio de funcionamiento: La precarga fuerza las pistas de bolas de las dos tuercas a presionar contra los flancos opuestos de las roscas del eje de tornillo. Independientemente de si el tornillo está sometido a carga directa o inversa, las bolas de una de las tuercas siempre están bajo carga. Esto elimina completamente el juego axial (logrando cero holgura) y aumenta significativamente la rigidez del sistema.

Métodos de precarga:

• Precarga con separador: Separadores de precisión de diferentes espesores se insertan entre las tuercas. Estructura sencilla, máxima rigidez, valor de precarga fijo, pero el ajuste es incómodo.
• Precarga con resorte: La fuerza de precarga se aplica mediante juegos de resortes de disco. Compensa el desgaste y la expansión térmica, manteniendo una precarga constante, aunque la rigidez es ligeramente inferior a la precarga con separador.
• Precarga roscada: La posición relativa de las dos tuercas se ajusta y bloquea mediante un manguito roscado. Es ajustable, pero la rigidez depende de la fuerza de bloqueo.

Tuerca con brida:

• Incorpora una brida robusta e integrada que proporciona una superficie de montaje amplia. Se fija a la mesa de trabajo con varios tornillos, ofreciendo una excelente rigidez de conexión y una instalación sencilla.

Eje de tornillo de alta precisión:

• Fabricado mediante procesos de rectificado de precisión, logrando típicamente grados altos de precisión de avance como C7, C5 o incluso C3. Presenta materiales superiores y tratamientos térmicos avanzados.

III. Ventajas principales de rendimiento

• Sin juego y precisión de posicionamiento ultraalta: El diseño de doble tuerca pre cargada elimina completamente el juego axial, logrando una transmisión verdaderamente "sin juego". Esto es fundamental en aplicaciones que requieren repetibilidad extremadamente alta, posicionamiento bidireccional y ausencia de impacto en inversiones de sentido (por ejemplo, medición de precisión, máquinas de litografía, máquinas herramienta de alto rendimiento).
• Rigidez axial excepcional: La estructura de doble tuerca proporciona más del doble de rigidez axial que un par de tornillos de tuerca simple. La mínima deflexión bajo cargas axiales elevadas garantiza precisión y estabilidad de movimiento durante operaciones de corte pesado o condiciones de alta carga.
• Alta capacidad de carga y larga vida útil: Las dos tuercas comparten la carga, aumentando las clasificaciones dinámicas y estáticas totales de carga. La precarga también mejora la distribución de la carga sobre las bolas, contribuyendo a una mayor duración.
• Excelente suavidad de movimiento: La eliminación del juego permite un cambio de dirección suave y sin impactos, y elimina el efecto stick-slip (movimiento arrastrado) durante operaciones a baja velocidad, ofreciendo características de movimiento superiores.

IV. Comparación con tornillos de bolas de tuerca simple (por ejemplo, SFU)

V. Campos de aplicación típicos

Los husillos de bolas DFU están diseñados específicamente para equipos de gama alta con demandas extremas de rendimiento:

• Máquinas-Herramienta CNC de Ultra-Precisión: Ejes de avance para centros de mecanizado de precisión, rectificadoras especiales, tornos de ultra-precisión.
• Equipo de fabricación de semiconductores: Etapas de posicionamiento en nanómetros en máquinas de litografía, equipos de inspección de obleas, bonderas de matriz.
• Instrumentos de medición de precisión: Ejes de accionamiento principales para Máquinas Medidoras por Coordenadas (CMM), interferómetros láser, sistemas de medición por visión.
• Equipos de fabricación aditiva de gama alta: Sistemas de extensión de polvo y ejes de construcción en impresoras 3D metálicas industriales.
• Equipos para la fabricación aeroespacial: Máquinas de colocación de fibras compuestas, centros de mecanizado de alta precisión con 5 ejes.
• Equipos ópticos y electroópticos de precisión: Sistemas de apuntado de telescopios, ejes de accionamiento de precisión para máquinas de corte/grabado láser.

VI. Directrices de selección y uso

• Evaluación de necesidad: Considere la solución de doble tuerca únicamente cuando un tornillo con una sola tuerca (incluso con precarga interna) no pueda cumplir con los requisitos de rigidez, juego o vida útil. Su mayor costo y complejidad requieren una justificación exhaustiva.
• Selección del método de precarga:

1. Precarga con separador: Adecuado para cargas estables, aplicaciones con requisitos extremos de rigidez y donde no se desea un cambio de precarga (por ejemplo, máquinas herramienta pesadas).
2. Precarga con resorte: Adecuado para condiciones complejas que involucran desgaste o expansión térmica donde se necesita una precarga constante (por ejemplo, equipos de medición de alta precisión con largos recorridos)

• Asociación por Grado de Precisión: El eje roscado debe seleccionarse con un grado de precisión C7 o superior, acorde con la precisión objetivo del sistema.
• Gestión Térmica del Sistema: La precarga con tuerca doble genera mayor fricción y potencialmente más calor. Para aplicaciones de alta velocidad o largo recorrido, considere el enfriamiento del husillo (por ejemplo, refrigerante a través de un husillo hueco) o medidas de enfriamiento forzado.
• Instalación profesional: El ajuste correcto de la precarga de las dos tuercas y la alineación precisa del eje roscado con el motor de accionamiento y los cojinetes de soporte son fundamentales durante la instalación.

El tornillo de bolas DFU (y similares con tuerca doble precargada) representa una solución avanzada en la tecnología de tornillos de bolas para lograr un "juego nulo" y una "rigidez extrema". A través de su estructura ingeniosa pero compleja de precarga con doble tuerca, sacrifica parte del costo y eficiencia operativa (fricción aumentada) a cambio de un salto cualitativo en la precisión de posicionamiento bidireccional, rigidez del sistema y capacidad de carga. Es uno de los componentes mecánicos de transmisión más potentes y confiables disponibles para diseñadores de equipos de precisión que enfrentan requisitos de rendimiento de control de movimiento extremadamente exigentes. Elegir DFU significa sentar una base sólida y confiable para el rendimiento de gama alta de una máquina.