Husillos a bolas de NSK utilizados en sistemas de accionamiento servoeléctricos para prensas de polvo de gran tamaño

Los husillos a bolas de la serie S-HTF de NSK permiten por primera vez que el fabricante líder de prensas en polvo Osterwalder AG utilice sistemas de accionamiento servoeléctricos en sus máquinas más grandes, en lugar de los sistemas de accionamiento hidráulicos convencionales. Como resultado de todo ello, los nuevos sistemas, como la máquina multinivel Osterwalder OPP 2000 con una fuerza de presión de 2.000 kN, utilizan aproximadamente un 80% menos de energía que las hidráulicas de potencia equivalente. Además, las piezas prensadas se producen con una precisión dimensional significativamente mayor, lo que reduce el tiempo dedicado a los acabados y reduce sustancialmente los costes de procesos y materiales.

Con sede en Lyss, Suiza, Osterwalder tiene a sus espaldas 130 años de innovación en ingeniería. Las prensas de polvo de la compañía se utilizan para un número cada vez mayor de aplicaciones en todo el mundo, incluidos engranajes para las transmisiones de automóviles y herramientas para trabajar metales, como brocas e insertos de mecanizado intercambiables, y todos ellos pueden fabricarse en grandes cantidades. En el proceso de prensado, una aleación de polvo metálico fino se vierte en un troquel y se moldea bajo presión. Posteriormente, el "cuerpo verde", tal como se denomina al producto intermedio, se sinteriza para lograr las propiedades deseadas con respecto a la dureza, la resistencia al desgaste y la precisión del contorno.

Cambio de tecnología

En la actualidad, Osterwalder ofrece una amplia gama de máquinas, y con la serie de prensas de polvo CA-SP Electric y CA-HM Electric introducidas hace aproximadamente cinco años, lanzó al mercado un tipo completamente nuevo de tecnología para los sistemas de accionamiento. La tecnología de transmisión directa (DDT), tal como se la conoce, formada por servomotores  y husillos a bolas NSK, ha conseguido reemplazar los sistemas de accionamiento hidráulicos dominantes hasta ahora en este campo de aplicación.

Gracias a la DDT, el proceso de prensado ahora ofrece una precisión mucho mayor, ya que las variables de medición de desplazamiento eléctrico y los criterios de ajuste son más fáciles de definir y programar que cuando se usan sistemas de accionamiento hidráulicos. Además, los husillos a bolas ofrecen una mayor rigidez que los cilindros hidráulicos, ya que éstos muestran un desplazamiento sustancial debido a la compresibilidad del fluido. Las piezas producidas por las prensas de polvo servoeléctricas son, por lo tanto, más homogéneas y sus propiedades materiales pueden ajustarse con mayor precisión.

Inicialmente, Osterwalder AG utilizaba husillos a bolas de la serie HTF de NSK en los sistemas de accionamiento servoeléctricos directos de las series CA-SP Electric y CA-HM Electric. Estos husillos a bolas permiten velocidades de desplazamiento muy altas que se combinan con una mayor precisión y más rigidez. Al mismo tiempo, cada unidad permite que se transfieran fuerzas axiales extremadamente altas con un desgaste mínimo, incluso bajo condiciones de cargas elevadas y ciclos rápidos. Tres segundos es un tiempo típico para un ciclo de prensado en polvo.

Paso de HTF a S-HTF

En los últimos cinco años, el principio de funcionamiento de los sistemas de accionamiento DDT ha demostrado su validez, primero para fuerzas de hasta 160 kN, y luego de hasta 640 kN. Como resultado, era lógico que Osterwalder diera el siguiente paso y aplicara esta tecnología de accionamiento a sus prensas de mayor tamaño. Sin embargo, la serie HTF de NSK y los husillos a bolas comparables  se hallaban al límite con respecto a la vida útil nominal.

Como parte de su programa de desarrollo en curso, NSK había desarrollado, mientras tanto, su serie de husillos a bolas S-HTF, que sería justamente lo requerido por las necesidades de Osterwalder. Los husillos a bolas S-HTF ofrecen una mayor capacidad de carga dinámica con las mismas dimensiones, lo que permite una vida útil significativamente más prolongada.

Estos atributos de rendimiento son posibles gracias al uso de materiales patentados por NSK que no solo son capaces de soportar cargas elevadas, sino que, gracias a un tratamiento térmico especial, proporciona un equilibrio optimizado entre dureza y resistencia. El uso de este material TF (fuerzas elevadas, por sus siglas en inglés) garantiza, entre otras cosas, que las impurezas duras en el camino de rodadura no causen indentaciones ni proyecciones, sino que se suavicen al ir girando.

Las pruebas de resistencia realizadas en los laboratorios de NSK demostraron que la tecnología TF utilizada en los husillos a bolas de las series S-HTF triplican la vida útil, al tiempo que aumentaba la capacidad de carga dinámica en un 30% en comparación con las series HTF, que ya ofrecían valores muy elevados frente a los husillos a bolas de la competencia.

Estreno mundial de una nueva prensa de polvo

Aprovechando la oportunidad del husillo a bolas S-HTF, Osterwalder ha presentado recientemente una premier mundial con la OPP 2000, la primera prensa servoeléctrica de polvo multinivel de la empresa con una fuerza de prensado de 2.000 kN.

El Jefe de Producto y líder de equipo, Michael Sollberger, afirma: "Ahora nos damos cuenta del excelente control dinámico de movimiento ofrecido por los sistemas de accionamiento servoeléctricos en el rango de potencias más altas, y de que cumplen con los requisitos de los clientes para la producción de geometrías más complejas con un grado muy alto de precisión. Podemos lograr una precisión de posicionamiento de 1 µm y realizar los desplazamientos necesarios en los perfiles. De esta forma se mejora significativamente la calidad del producto y se minimiza la necesidad de realizar operaciones posteriores desde la perspectiva del usuario".

Según Osterwalder, la nueva prensa multinivel es ideal para conseguir una producción rentable en una amplia gama de productos, incluyendo componentes para motores, piezas para herramientas eléctricas y utensilios de cocina, así como varillas de carburo. Al margen de las ventajas antes mencionadas, el usuario también se beneficia de las ventajas de mantenimiento ya que se reducen significativamente y de disponer de una prensa más compacta. Además, el consumo de energía de las prensas más grandes de la compañía, como la OPP 2000, es solo alrededor del 20% del requerido por las prensas hidráulicas, dependiendo de cada pieza. Para el usuario de la prensa, este ahorro es un argumento convincente, ya que el cliente típico de Osterwalder trabaja con hasta 50 prensas de polvo.

Sistema de accionamiento para innovar en la fabricación

En última instancia, los avances realizados por Osterwalder ponen de relieve que las innovaciones en los sistemas de accionamiento pueden conducir a avances en la tecnología de fabricación.

Como punto a destacar, NSK también suministra a Osterwalder los rodamientos necesarios para el soporte axial de los husillos a bolas S-HTF. Los rodamientos de bolas de empuje de contacto angular de la serie TAC han sido los rodamientos seleccionados. Estos rodamientos fueron desarrollados específicamente para esta aplicación y, especialmente en lo que respecta a las máquinas de precisión, generalmente se instalan como unidades completas del sistema para el soporte axial y el movimiento lineal.

Osterwalder utiliza husillos a bolas de la serie HTF de NSK en prensas de hasta 640 kN

En los husillos a bolas S-HTF de NSK, las proyecciones se suavizan al ir girando