El husillo de bolas (a menudo llamado "husillo de bolas") tornillo") de una máquina de moldeo por inyección es su componente principal, a menudo denominado el "corazón" de la máquina. Su funcionamiento es un proceso complejo que integra física, mecánica y termodinámica.En pocas palabras, su función principal es transportar, fundir, comprimir y homogeneizar gránulos de plástico sólido, para finalmente inyectar el plástico fundido en la cavidad del molde con la presión y velocidad suficientes.Para comprender mejor su funcionamiento, podemos dividir su ciclo de trabajo en las siguientes etapas: Un ciclo de trabajo completo de un husillo de bolas de una máquina de moldeo por inyección. En un ciclo de inyección completo, el husillo de bolas realiza principalmente dos acciones: rotación y movimiento axial. Su ciclo de trabajo se puede dividir en tres etapas:1. Etapa de rotación (plastificación/dosificación)Objetivo: Transportar, calentar, fundir y homogeneizar los gránulos de plástico sólido en la tolva.Acción: El tornillo guía gira a alta velocidad dentro del cilindro pero no se mueve hacia adelante (en este momento, el cilindro de inyección en la parte posterior del tornillo guía libera presión, lo que permite que el tornillo guía se retraiga debido a la fuerza de reacción del plástico durante la rotación).Proceso operativo:Alimentación y transporte: Los gránulos de plástico caen de la tolva al cilindro. La rotación del tornillo, similar a la de una tuerca, aprovecha el plano inclinado de la rosca para empujar continuamente los gránulos de plástico hacia adelante.Compresión y fusión: La estructura del tornillo se divide en tres secciones de atrás hacia adelante: la sección de alimentación, la sección de compresión y la sección de dosificación.Sección de alimentación: La profundidad de la rosca es relativamente grande, y se utiliza principalmente para el transporte estable de gránulos sólidos.Sección de compresión: La profundidad de la rosca disminuye gradualmente. En esta sección, el plástico se comprime y se corta fuertemente, mientras que la resistencia calefactora externa al cilindro también lo calienta. Bajo la acción combinada del calor por cizallamiento y el calentamiento externo, el plástico sólido se funde rápidamente, adquiriendo un estado de flujo viscoso. De hecho, más del 80 % del calor de fusión proviene del calor por cizallamiento generado por la rotación del tornillo.Sección de dosificación: La profundidad de la rosca es la menor. Su función principal es homogeneizar aún más la temperatura y la composición del material fundido, garantizando la uniformidad de su calidad en la parte frontal del horno.Resultado: El plástico fundido de manera uniforme se empuja hacia la parte delantera del tornillo (en la boquilla), y la presión acumulada (contrapresión) empuja todo el tornillo hacia atrás, reservando una cantidad fija de material fundido para la siguiente inyección.2. Etapa de movimiento axial (inyección/mantenimiento de presión)Objetivo: Inyectar el plástico fundido reservado en la etapa anterior en la cavidad del molde a alta velocidad y alta presión.Acción: El tornillo deja de girar y, bajo el potente empuje del cilindro de inyección, se mueve hacia adelante a gran velocidad como un pistón.Proceso operativo:Inyección: El tornillo avanza a gran velocidad, inyectando el plástico fundido, previamente almacenado en la parte frontal, a través de la boquilla, el canal de alimentación y la compuerta, dentro de la cavidad del molde cerrado. Este proceso debe completarse en un tiempo muy breve para asegurar que el material fundido llene simultáneamente todos los rincones de la cavidad.Presión de mantenimiento: Cuando la cavidad está a punto de llenarse, la velocidad de inyección disminuye, entrando en una fase de alta presión de mantenimiento. El tornillo continúa avanzando lentamente, utilizando una presión extremadamente alta para reponer el volumen perdido por el enfriamiento y la contracción del plástico, evitando defectos como marcas de contracción y material insuficiente en el producto.3. Reiniciar (Preparación para el siguiente ciclo)Objetivo: Preparar la masa fundida para el siguiente ciclo de moldeo por inyección.Acción: Una vez finalizada la presión de mantenimiento, el tornillo deja de moverse axialmente y comienza a girar de nuevo (volviendo a la primera etapa) para la siguiente plastificación y dosificación. En ese momento, el molde se abre, expulsa el producto y se cierra, a la espera de la siguiente inyección.Características de diseño clave del husillo de bolasPara llevar a cabo las complejas tareas antes mencionadas, el propio husillo de bolas está diseñado con gran precisión:Relación longitud/diámetro (L/D): La relación entre la longitud del husillo de bolas y su diámetro. Una mayor relación L/D resulta en una mejor plastificación y una temperatura más uniforme. Las relaciones comunes se encuentran entre 18:1 y 25:1.Relación de compresión: Es la relación entre el volumen de la primera ranura roscada en la sección de alimentación y el volumen de la última ranura roscada en la sección de dosificación. Determina el grado de compresión del plástico y es fundamental para la eficiencia de fusión. Los distintos plásticos requieren diferentes relaciones de compresión.Diseño de tres etapas: Como se mencionó anteriormente, la sección de alimentación, la sección de compresión y la sección de dosificación realizan cada una sus funciones respectivas, formando la base para el funcionamiento eficiente del tornillo sin fin.En resumen, el funcionamiento del tornillo de una máquina de moldeo por inyección se puede visualizar de la siguiente manera:Es como una "picadora de carne": al girar, muerde, corta, mezcla y transporta materiales.Es como un "pistón" o una "jeringa": a medida que avanza, inyecta el "fluido" procesado a alta presión.También es un "generador de calor": mediante su propio cizallamiento rotacional, genera la mayor parte del calor necesario para fundir el plástico.Esta ingeniosa combinación de "plastificación rotacional" e "inyección axial" permite que el tornillo de la máquina de moldeo por inyección complete de manera eficiente y precisa el proceso de transformación de gránulos sólidos en productos plásticos de precisión.

En la automatización industrial y los equipos de precisión, los husillos trapezoidales son el mecanismo de transmisión fundamental para lograr el movimiento rotatorio-lineal, lo que afecta directamente la precisión y la estabilidad del equipo. Sin embargo, los profesionales a menudo sufren una disminución de la eficiencia y la vida útil de los equipos debido a la falta de un conocimiento profundo de los principios y a una selección inadecuada. Este artículo desglosará el principio de movimiento de los husillos trapezoidales y proporcionará una guía práctica de selección.I. Principio de movimiento del producto y parámetros relacionados1. Principio de movimiento: El tornillo de avance trapezoidal convierte el movimiento de rotación en movimiento lineal a través del engranaje del tornillo y la tuerca, transmitiendo simultáneamente energía y potencia. II. Características del producto1. Estructura simple, procesamiento y operación convenientes y costo económico;2. La función de autobloqueo se logra cuando el ángulo de la hélice de la rosca es menor que el ángulo de fricción;3. Proceso de transmisión suave y estable;4. Resistencia a la fricción relativamente alta, con una eficiencia de transmisión de entre 0,3 y 0,7. En modo autoblocante, la eficiencia es inferior a 0,4.5. Posee cierto grado de resistencia al impacto y a las vibraciones;6. La capacidad de carga general es mayor que la de los tornillos rodantes ordinarios. III. Cálculos de selección y verificaciónEn los tornillos de transmisión de fuerza general, los principales modos de fallo son el desgaste de la superficie de la rosca, la fractura por tensión, el cizallamiento y el cizallamiento o flexión en la base de la rosca. Por lo tanto, las dimensiones principales del accionamiento del tornillo se determinan principalmente con base en los cálculos de resistencia al desgaste y resistencia realizados durante el diseño.En los husillos de transmisión, el principal modo de fallo es la holgura excesiva debida al desgaste o la deformación, lo que reduce la precisión del movimiento. Por lo tanto, las dimensiones principales del husillo deben determinarse con base en la resistencia al desgaste de la rosca y los cálculos de rigidez del husillo durante el diseño. Si el husillo de transmisión también soporta una carga axial elevada, es necesario calcular adicionalmente su resistencia.Los tornillos largos (con una relación de esbeltez superior a 40) que no se pueden ajustar manualmente pueden producir vibración lateral; por lo tanto, es necesario comprobar su velocidad crítica.IV. Precauciones de uso1. Consideraciones de carga: Se deben evitar las cargas radiales adicionales tanto como sea posible, ya que dichas cargas pueden causar fácilmente un mal funcionamiento del tornillo, mayor desgaste y atascos.2. Requisitos de prevención del polvo: Se debe evitar la entrada de objetos extraños en la rosca. Si se generan fácilmente impurezas como limaduras de hierro, escoria de estaño y virutas de aluminio durante el funcionamiento, se debe instalar una cubierta protectora para evitar que entren objetos extraños en la rosca y provoquen desgaste anormal o atascos.3. Requisito de relación de esbeltez: Cuando la relación de esbeltez supera un cierto rango (60 o superior), el tornillo se doblará debido a su propio peso, lo que resultará en una carga radial descentrada sobre la tuerca. Dependiendo de la velocidad y el par de operación reales, esto puede provocar desgaste anormal, atascos, deformación del extremo del eje o incluso rotura. Para solucionar este problema, se puede instalar un dispositivo antidesplazamiento en el centro del tornillo como restricción.4. Durante la instalación, se debe prestar atención a la calibración de coaxialidad y nivelación del método de instalación de soporte fijo; para la estructura en voladizo libre fijo, se debe prestar atención al control de las tolerancias del extremo del eje y al bloqueo y refuerzo de la cabeza.5. Al instalar un tornillo de rosca trapezoidal, se debe verificar el descentramiento. Si no se dispone de un equipo de medición adecuado, se puede mover el tornillo manualmente en toda su longitud una o varias veces antes de instalar el componente de accionamiento. Si la fuerza necesaria para mover el diámetro exterior del eje es desigual y presenta marcas de desgaste, esto indica que el tornillo de avance, el soporte de la tuerca y el riel guía no están alineados. En este caso, afloje primero los tornillos de montaje correspondientes y, a continuación, mueva el tornillo de avance manualmente una vez. Si la fuerza requerida se vuelve uniforme en este momento, se pueden recalibrar los componentes correspondientes. Si la fuerza persiste desigual, se deben aflojar de nuevo los tornillos de montaje para determinar la ubicación del error de calibración.

La capacidad de un tornillo de avance de una máquina herramienta Para operar eficientemente y sin atascos las 24 horas del día, se debe principalmente al efecto sinérgico de tres factores: diseño y selección adecuados, lubricación y mantenimiento adecuados, y un control razonable de las condiciones de operación. En concreto, esto se puede desglosar en las siguientes dimensiones clave:1. Diseño estructural y proceso de fabricación de alta precisiónAjuste de precisión del par de transmisión: Tornillos de bolas Utilizan bolas de acero como elementos rodantes. En comparación con el contacto superficial de los tornillos deslizantes, este es un contacto puntual, lo que resulta en un coeficiente de fricción extremadamente bajo (solo entre 1/10 y 1/3 del de los tornillos deslizantes). Esto se traduce en una baja resistencia a la fricción y una menor generación de calor durante el funcionamiento, lo que evita atascos por sobrecalentamiento.El proceso de precarga elimina el juego: una estructura de precarga de tuerca doble (como tipo arandela, tipo paso variable o tipo roscado) elimina el juego axial entre tornillo de avance y tuerca, garantizando la precisión de la transmisión y evitando el movimiento axial y los atascos durante el funcionamiento a alta velocidad.Materiales de alta calidad y tratamiento térmico: Los tornillos de avance y las tuercas suelen estar hechos de acero con alto contenido de carbono. (como GCr15) o acero estructural de aleación, tratado con temple, revenido y esmerilado para lograr una superficie Dureza de HRC58~62. Esto da como resultado una fuerte resistencia al desgaste, evitando el desgaste y la deformación durante el funcionamiento a largo plazo y manteniendo una precisión de ajuste estable.2. Sistema de lubricación y sellado estable y confiableLubricación continua y eficiente:** Equipado con un sistema de lubricación automática (como una bomba de grasa o un dispositivo de lubricación por nebulización de aceite), reabastece la pista del husillo con grasa o aceite especializado a intervalos regulares, formando una película de aceite que reduce la fricción directa entre las bolas de acero y la pista, disminuyendo así el desgaste y la generación de calor. Las máquinas herramienta que funcionan las 24 horas del día suelen estar equipadas con lubricación automática intermitente para evitar la lubricación insuficiente o el envejecimiento de la grasa.Excelente protección de sellado:** Ambos extremos del husillo están equipados con sellos antipolvo, placas rascadoras y otros componentes para evitar que el fluido de corte, las virutas de metal y el polvo entren en la pista. La entrada de impurezas en la pista es una causa común de atascos en el husillo; el sistema de sellado aísla eficazmente los contaminantes y mantiene la pista limpia.3. Parámetros operativos razonables y control de cargaAdaptación de carga y velocidad: Durante la selección, las cargas dinámicas y estáticas nominales del husillo se determinan en función de la carga real de la máquina herramienta (fuerza de corte, peso de la mesa) para garantizar que la carga no supere el valor nominal durante 24 horas de funcionamiento, evitando así la deformación de los rodamientos y la flexión del husillo por sobrecarga. Simultáneamente, la velocidad se controla por debajo de la velocidad crítica del husillo para evitar resonancias y vibraciones durante la rotación a alta velocidad.Control de Temperatura: La máquina herramienta está equipada con un sistema de refrigeración para controlar la temperatura de funcionamiento del husillo y del husillo. El calentamiento del husillo puede causar deformación térmica, lo que puede provocar cambios de paso o incluso atascos. El sistema de refrigeración puede controlar las fluctuaciones de temperatura dentro de un rango mínimo, manteniendo la estabilidad de la transmisión.4. Coordinación precisa de los sistemas de accionamiento y controlConexión rígida entre el servomotor y el tornillo de avance: se utilizan acoplamientos (como acoplamientos de diafragma y acoplamientos lamelares) para lograr una conexión sin espacios entre el motor y el tornillo de avance, lo que garantiza una transmisión de potencia suave y evita tirones de transmisión causados ​​por conexiones sueltas.Ajuste preciso del sistema CNC: a través de un sistema de control de circuito cerrado o semicerrado, la posición y la velocidad del tornillo de avance se monitorean en tiempo real, y el par de salida del motor se ajusta dinámicamente para compensar la deformación elástica y la deformación de temperatura del tornillo de avance, asegurando una velocidad uniforme y sin impacto durante la operación.Suplemento: La importancia crucial del mantenimiento rutinario: Incluso con condiciones de diseño y operación razonables, el mantenimiento regular es esencial para un funcionamiento ininterrumpido las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Por ejemplo, la limpieza regular de los sellos, la revisión del estado de la grasa lubricante, la detección de descentramiento y holgura del husillo, y la sustitución oportuna de la grasa vieja y las bolas desgastadas pueden prolongar eficazmente la vida útil del husillo.