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Aplicación de Tornillo Trapezoidal y Tuerca en Máquinas Herramienta CNC de Alta Velocidad
 
El mecanizado de alta velocidad es una alta tecnología para el siglo XXI. Se caracteriza por su alta eficiencia, alta precisión y alta calidad superficial. Se ha utilizado cada vez más en industrias como la aeroespacial, la automotriz, la fabricación de moldes, la optoelectrónica y la instrumentación, y ha logrado importantes beneficios técnicos y económicos. Es un componente importante de la tecnología de fabricación avanzada contemporánea. Para lograr el mecanizado de alta velocidad, primero se deben tener máquinas herramienta CNC de alta velocidad. Las máquinas herramienta CNC de alta velocidad deben tener simultáneamente un sistema de husillo de alta velocidad y un sistema de avance de alta velocidad para lograr el corte de material a alta velocidad. Para lograr el avance de alta velocidad, los fabricantes relevantes en el país y en el extranjero toman constantemente medidas para mejorar el rendimiento a alta velocidad de los husillos de bolas. Las principales medidas incluyen:
1) Aumentar adecuadamente la velocidad de rotación, el paso y el número de entradas del husillo de bolas. Actualmente, la correspondencia de diámetro nominal y paso comúnmente utilizada para husillos de bolas trapezoidales de gran paso es: 40 mm × 20 mm, 50 mm × 25 mm, 50 mm × 30 mm, etc., y sus velocidades de avance pueden alcanzar todas por encima de 60 m/min. Para mejorar la rigidez y la capacidad de carga de los husillos de bolas trapezoidales, estos generalmente utilizan roscas de doble entrada para aumentar el número efectivo de vueltas de soporte de carga de las bolas.
2) Mejorar la estructura para aumentar la suavidad del movimiento de las bolas. Mejorar el dispositivo de retorno de circulación de bolas, optimizar los parámetros de curvatura de la ranura de retorno de bolas y utilizar un tubo guía y un dispositivo de retorno moldeados tridimensionalmente para lograr realmente la introducción de las bolas en el cuerpo de la tuerca a lo largo de la dirección del ángulo de plomo de la rosca interna, de modo que la dirección del movimiento de las bolas sea tangente a la pista de rodadura en lugar de interceptarla. Esto puede minimizar la pérdida por impacto y el ruido.
3) Adopción de la tecnología de "refrigeración forzada hueca". Los husillos de bolas de alta velocidad generan altas temperaturas debido a la fricción durante la operación, lo que provoca la deformación térmica del husillo, afectando directamente la precisión de mecanizado de las máquinas herramienta de alta velocidad. La tecnología de "refrigeración forzada hueca" consiste en hacer pasar líquido refrigerante a temperatura constante a través de los orificios del husillo hueco para enfriar forzosamente el husillo de bolas, manteniendo constante la temperatura de la tuerca de bolas. Esta medida es una forma eficaz de mejorar el rendimiento a alta velocidad y la precisión de trabajo de los husillos de bolas medianos y grandes.
4) Para sistemas de alimentación de alta velocidad con recorridos largos, se puede adoptar un método de transmisión con un husillo fijo y una tuerca giratoria. En este caso, la tuerca gira mientras se mueve axialmente a lo largo del husillo fijo. Dado que el husillo no se mueve, puede evitar estar limitado por la velocidad crítica, evitando así varios problemas que ocurren durante la operación a alta velocidad de los husillos de bolas esbeltos. La tuerca tiene baja inercia y movimiento flexible, y se puede lograr una alta velocidad de rotación.
5) Mejorar aún más la calidad de fabricación de los husillos de bolas. Adoptando las medidas mencionadas anteriormente, algunos problemas existentes en los husillos de bolas tradicionales pueden superarse hasta cierto punto. Japón y Suiza siempre han estado en una posición de liderazgo internacional en términos de rendimiento a alta velocidad de los husillos de bolas, con su velocidad máxima de avance rápido alcanzando los 60 m/min, y en casos individuales incluso hasta 90 m/min, y una aceleración de hasta 15 m/s². Debido a su larga historia, tecnología madura, amplia aplicación y costo relativamente bajo, los husillos de bolas todavía se utilizan con frecuencia en centros de mecanizado de alta velocidad de uso general y otras máquinas herramienta CNC económicas de alta velocidad con cargas medias, requisitos de velocidad de avance no muy altos y un rango de carrera no demasiado grande (menos de 4～5 m).