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Fusos de Esferas

que atuam como um parafuso de precisão, convertendo o movimento de rotação em movimento linear.

Estes sistemas de acionamento desempenham alta eficiência energética, trabalhando com alta precisão e baixo atrito. Dessa forma, são amplamente utilizados em centros de usinagem, máquinas de corte CNC, máquinas de impressão, automação industrial, e muitas outras que requerem precisão de deslocamento linear.

ESTRUTURA DE UM FUSO DE ESFERAS

CARACTERÍSTICAS DOS FUSOS DE ESFERAS DIÂMETRO

Figura 1 - Diâmetros do fuso de esferas

Fonte: NSK Rolamentos

O diâmetro nominal do fuso, dependendo da marca, pode ser considerado no diâmetro externo (d) ou no diâmetro do centro das esferas (dm).

PASSO

O passo do fuso (lead) é definido pelo deslocamento da castanha ao completar uma revolução (360°).

Já o pitch é o valor medido entre duas cristas da rosca do fuso, conforme imagem abaixo. Quando o fuso possui apenas uma entrada de rosca, a medida do passo será igual à medida entre as cristas da rosca.

Fusos com duas entradas de rosca (double start) terão o valor do passo duas vezes maior que o pitch.

E fusos com quatro entradas de rosca (four start) terão o valor do passo quatro vezes maior que o pitch.

PROCESSOS DE FABRICAÇÃO

Os fusos de esferas podem ser fabricados por dois processos distintos: laminação ou retificação.

O processo de laminação consiste em imprimir o perfil desejado em um material base. Essa operação é realizada pressionando, sob alta pressão, uma ferramenta com ponta de aço temperado na forma da rosca contra o material bruto, que gira a uma velocidade controlada. A pressão faz com que a ferramenta imprima seu perfil sobre o metal que está sendo trabalhado.

O processo de retificação, por sua vez consiste em remoção de cavaco do material base, estabelecida pelo contato entre a peça e uma ferramenta abrasiva que gira em alta rotação.

PRECISÃO DE PASSO E VARIAÇÃO DE POSICIONAMENTO

A classificação de precisão dos fusos de esferas se dá de acordo com a variação de posicionamento da castanha a cada 300 mm de deslocamento linear. As classes de tolerância são regidas pela norma DIN 69051, e são classificadas de T0 a T10, sendo T0 a mais precisa e T10 a de menor precisão, conforme tabela abaixo:

Figura 3 - Tolerância de variação de deslocamento em um curso de 300 mm, dada em microns (µ)

Fonte: NTN-SNR Rolamentos

Os fusos de precisão T0 a T5 são fabricados pelo processo de retificação, e os fusos de precisão T7 e T10 pelo processo de laminação¹.

1 - A Rexroth fabrica fusos de esferas com precisão T5 pelo processo de laminação.

FOLGA AXIAL E PRÉ CARGA

Os fusos de esferas podem ser fornecidos com uma leve folga axial ou pré-carregados. Quando pré-carregados, a rigidez da castanha e a precisão de posicionamento aumentam, pois a deformação elástica sob carga diminui.

A pré-carga pode ser imposta à castanha por três maneiras, basicamente: porca dupla com espaçadores, porca simples com offset no passo, e interferência das esferas.

Figura 4 - Tipos de pré carga

Fonte: NSK Rolamentos

ROTAÇÃO MÁXIMA ADMISSÍVEL

A determinação da rotação máxima em fusos de esferas é definida por dois fatores: a velocidade crítica em que o fuso entra em ressonância e o produto do diâmetro primitivo pela rotação (dm.n).

Velocidade crítica

É necessário verificar sempre a velocidade na qual a frequência natural faz com que os fusos de esferas entrem em ressonância. Recomenda-se não ultrapassar 80% desse valor, sendo esta considerada a velocidade crítica.

Figura 5 - Velocidade crítica para fusos de esferas

Fonte: NSK Rolamentos

Valor de dm.n

Para a rotação máxima, deve ser considerado também o produto do diâmetro primitivo das esferas no fuso (mm) pela rotação (rpm):

Para as classes de precisão T3 e T5, considerar:

Para a classe de precisão T10, considerar:

Para mais informações sobre fusos de esferas e sua aplicação contate a engenharia de aplicação. Estamos prontos para ajudar.

Elaborado por: Eng.º Guilherme Schmidt | Engenharia de Vendas e Aplicações