Fuso de Esfera Industrial: o que é e dicas de como escolher
Automação Industrial

Fuso de Esfera Industrial: o que é e dicas de como escolher

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Responsável por converter movimento de rotação em atuação linear, o fuso industrial é peça importante para compor sistemas de automação industrial.

Por causa de suas características, oferece baixíssimo atrito, o que evita a perda de capacidade de movimentação. É ideal, por exemplo, para fazer a transposição de eixos e motores.

Para aproveitar todos os aspectos positivos do produto, é preciso escolher o modelo adequado a cada caso.

Continue a leitura e confira o que é um fuso de esferas, quais são seus benefícios, a importância da manutenção e, ainda, dicas para a melhor escolha!

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O que é um fuso de esfera e quais são os tipos?

Fuso de esfera é um atuador linear mecânico que converte movimentos de rotação em movimentos lineares com baixo atrito. Trata-se de um eixo com rosca (haste) que forma uma pista helicoidal, por onde esferas deslizam, atuando como um parafuso de precisão. Feito de aço, tem alta durabilidade e é capaz de aplicar e suportar cargas elevadas.

Seu funcionamento se baseia no conjunto de esferas que atua como uma porca enquanto o chamado “veio roscado” é o próprio parafuso.

Trabalha convertendo a energia gerada por equipamentos como os servo motores, motores AC, motores de passo, etc.

Comparado a outros fusos, o fuso de esferas é volumoso, por conta de seu mecanismo circular. Oferece alto desempenho e é indicado para cargas pesadas, alta velocidade linear, de rotação e de aceleração.

Os tipos de fusos de esferas mais comuns são os circulantes e os retificados. Os circulantes possuem rolos ranhurados para suportar a carga e garantir alta precisão de posicionamento e resolução detalhada, além de ter rigidez axial.

Os retificados podem ser usados numa vasta gama de aplicações, pois é possível utilizar porcas duplas montadas com pré-carga de maneira a eliminar toda a folga axial.​​

Geralmente, os fusos são laminados ou retificados, com diâmetro variando de 3 a 1000mm. Há modelos com castanhas simples ou duplas, esféricos, trapezoidais, de rolos, planetários, etc.

Entenda as suas vantagens

O fuso industrial destaca-se pela sua alta capacidade de carga e potente aceleração, sendo indicado para projetos que exigem precisão de movimentos, como as máquinas-ferramentas CNC, por exemplo. Outros pontos positivos:

Alta eficiência

Os fusos de esferas convencionais apresentam eficiência de até 95% frente aos 50% de um fuso de rosca trapezoidal de mesmo tamanho. Sua alta eficiência mecânica em comparação com alternativos se dá ao baixo atrito.

Com baixo torque de partida e suavidade no acionamento, evita trancos nos movimentos, apresentando pouco ruído e poupando energia.

Um fuso de esfera pode ser recuperado por até 3 vezes, gerando economia de 30 a 70% para sua empresa, se comparado a um novo.

Seu nível de folga é baixíssimo ou igual a zero. Não necessita de ajustes e tem vida previsível, de fácil e rápido retrofit.

Sua eficiência é de 90 a 95% frente à rosca acme: 30 a 40% – resultado muito maior do que o de atuadores lineares, que normalmente estão em 40% e mancais de fuso, que normalmente são 25%.

Além disso, a maioria dos fusos industriais pode ser usada em temperaturas ambientes que variam de -20 a + 90 ° F, com a possibilidade de subir até 120°F alterando o material dos revestimentos, que desviam as esferas de sua pista.

Maiores velocidades

Os fusos de esferas se destacam pela versatilidade: podem ser​​ fornecidos​​ com passos largos, para ter mais velocidade. Ao invés ​dos tradicionais passos de​​ 5 ou 10mm, podem ser adquiridos​​ com passo​​ de 25, 32, 40 e até​​ mesmo 50mm.

Isso significa que para um fuso de esferas com diâmetro​​ de 25mm e passo de 25mm (com comprimento de até 2000mm), pode-se alcançar​​ uma velocidade de até​​ 750 rpm no fuso, o que ​​ representa uma velocidade linear de 18m/min.​​

Ideal para automação

Por causa dessas e muitas outras vantagens, o fuso industrial é uma escolha acertada para compor projetos de automação. Ele tem o importante papel de favorecer a transposição de eixos e motores.

Com a aquisição do modelo adequado, é possível aproveitar seus aspectos positivos, como a melhora do desempenho dos processos industriais. Vale ressaltar que as operações ficam mais silenciosas e efetivas, sem a necessidade de bombas.

4 dicas fáceis para escolha de um fuso de esfera

Diante de tantas opções do produto no mercado, é preciso recorrer à alternativa que realmente ofereça um bom desempenho. Na sequência, confira 4 dicas práticas para selecionar o fuso de esfera para cada projeto.

1. Avalie o diâmetro necessário

O elemento deve ter o menor atrito possível, mas não pode apresentar uma folga muito grande. Para tanto, o fuso de esfera tem que disponibilizar o diâmetro indicado para cada necessidade.

Para fazer a melhor escolha, portanto, tudo começa com essa consideração. Bons fornecedores oferecem opções que vão de 8 a 100 mm, pois isso atende à maior parte das exigências. Com a avaliação do tamanho, fica mais fácil realizar a aquisição correta.

2. Confira o atendimento a padrões de qualidade

Obter as funções adequadas também está relacionado ao atendimento de padrões de qualidade. Se o item apresentar os certificados de padrões internacionais, consegue oferecer uma experiência que atende às exigências.

O padrão ISO9001 atesta um bom funcionamento e alternativas de grande qualidade. Já o padrão DIN69051 é internacional e específico para esse componente. Adquirir itens desse tipo, portanto, permite que o seu sistema de automação conquiste o desempenho mais satisfatório.

fuso de esfera - varias opções

Linha completa de Fuso de esferas

3. Entenda o tipo de castanha do fuso de esfera

As partes integrantes também devem ser observadas. Destacadamente, é essencial analisar as castanhas aplicadas. Elas garantem a segurança, a estabilidade e são indispensáveis para uma utilização no previsto.

As SFUR ou SFRS devem ter padrão internacional e passo nas medidas 5 e 10  mm. Assim, é possível conseguir uma adoção quase universal. Já as SFER são passo high-leads e em geral são 16, 25, 32, 40 ou 50 mm.

fuso de esferas high lead

Quanto ao material dessa peça integrante do fuso de esferas, o aço carbono especial garante resistência, bom funcionamento e, principalmente, um excelente custo-benefício.

4. Avalie as características da atuação do item

Após analisar todos esses pontos, é o momento de partir para as especificações sobre a aplicação. O rendimento, por exemplo, deve ficar em torno de 95%. Isso é obtido pelo baixo atrito e pela conversão de movimentos rotacionais.

Também vale prestar atenção em aspectos como a dureza superficial. Valores entre 58 e 62 HRc são ideais, já que o componente dura o bastante, mas ainda consegue fazer movimentos sem impedimentos. Não menos importante, a rigidez é crucial para evitar folgas e obter a precisão desejada.

Quanto ao momento de operação, o fuso deve oferecer baixo ruído e a necessidade adequada de lubrificação. Se tiver elevada durabilidade, gera economia e, principalmente, confiabilidade para a atuação.

O fuso de esfera é um componente essencial para processos de automação industrial e, por isso, tem que ser escolhido corretamente.

Com essas dicas, é possível realizar a compra ideal e garantir o atendimento às necessidades específicas.

Manutenção e cuidados com fusos de esfera

Para não se deparar com prejuízos como a falta de funcionamento de máquinas, é preciso ficar de olho em cada componente dos sistemas, incluindo o fuso industrial.

Seu reparo deve ser feito periodicamente, por um técnico especializado, o que irá garantir um prolongamento da vida útil do produto ou pelo menos para que a máquina mantenha-se em operação até a reposição da peça.

manutenção fuso de esferas

Lubrificação

Na maioria dos casos para os fusos de esferas, quando a velocidade de trabalho é alta e a carga a ser transportada é baixa, é sugerido usar um lubrificante de baixa viscosidade (32 a 68 cst).

Em situações opostas, quando a velocidade de trabalho é baixa, com altas cargas, o lubrificante deve ser de alta viscosidade (90 cst).

A falta de lubrificação pode causar uma falha conhecida como Spalling – também gerada por outros motivos como a contaminação por compostos externos nas pistas do circuito.

Esse problema pode ser identificado avaliando o estado da castanha, checando se ela apresenta desgaste acentuado nos flancos da crista.

Graxa

A graxa só deve ser usada em aplicações específicas, pois pode interferir no tempo de vida útil das guias com o acúmulo de contaminantes, e apenas à baixa velocidade de trabalho do equipamento.

As graxas à base de lítio são recomendáveis – se for inevitável sua utilização. Evite aquelas à base de bissulfeto de molibdênio por atacar os anéis de vedação.

O curso de deslocamento do fuso é muito importante para garantir a recirculação de todas as esferas de um circuito e sua total lubrificação. Se perceber um desgaste visual do trilho, é sinal de que isso não está acontecendo.

Também é importante um deslocamento mínimo da castanha de duas vezes o comprimento dela (desconsiderando os selos).

Óleo

Quando corretamente selecionado e montado, praticamente não necessita de manutenção além de uma lubrificação​​ periódica​​ com óleo ou graxa para rolamentos.

Para fusos de esferas circulantes pode ser constantemente mantida uma fina camada de óleo sobre o parafuso, para ter um maior rendimento. Essa lubrificação  poderá ser feita radialmente por meio da flange ou sobre o mesmo parafuso.

Atuando a seco, a carga admissível do parafuso cai para aproximadamente 10% da carga total admissível.

Conclusão

Gostou de aprender mais sobre fuso industrial? Agora você já sabe que, para um projeto que exija controle, o fuso de esferas pode ser uma solução.

Fácil de aplicar, o componente apresenta maior precisão, quando comparado a sistemas pneumáticos ou hidráulicos. Sua eficiência é representada por vantagens como partidas suaves e nível de folga baixíssimo.

Percebemos que a manutenção deve ser sempre lembrada, para prolongar a sua vida útil e manter um bom rendimento.

Para concluir, sabia que o time de profissionais da Kalatec é especializado no assunto e está sempre pronto para te atender? Entre em contato e ficaremos felizes em tirar suas dúvidas e recomendar excelentes produtos! Até mais!

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Edilson Cravo

Edilson Cravo

Engenheiro de Aplicação. 22 anos de experiência com 5000 visitas únicas em Indústrias. CMO da Kalatec Automação. Especialista em Controle e Automação (USP). Engenharia de Processo (MAUA) - Gestão de Inovação (ESPM) - Gestão de PME (FGV) e MBA em Vendas (PUC). Foi consultor de projetos no Instituto Nuclear Brasileiro, Embraer, Rede Globo e USP (Projeto Inspire).

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