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Folga — ou seja, a folga axial entre o parafuso de esferas e a porca — é uma das causas mais comuns de perda de precisão nas máquinas de moldagem por injeção totalmente elétricas. Quando o parafuso inverte o sentido de rotação, essa pequena folga se traduz diretamente em movimento perdido, variação no peso do disparo e desvios dimensionais nas peças injetadas.
Para fabricantes de componentes médicos, lentes ópticas ou embalagens de parede fina, até mesmo alguns micrômetros de folga podem levar as peças fora das especificações. Este artigo explica as causas da folga, como medi-la com precisão e quais soluções de engenharia a eliminam.
O que é a folga do parafuso de esferas?
Folga (também chamada de folga axial ou movimento perdido) é a distância que a porca pode se deslocar axialmente sem que o parafuso gire , ou vice-versa. Ocorre quando há folga entre as esferas e as ranhuras da pista.
Num parafuso de esferas ideal pré-carregado, as esferas são ligeiramente maiores do que o passo das ranhuras, criando folga nula e uma carga elástica contínua. Quando o pré-carregamento é perdido — por desgaste, montagem incorreta ou variação na fabricação — surge folga, resultando em folga (backlash).
Na moldagem por injeção, a folga manifesta-se como:
- Variação de peso entre disparos no eixo de injeção
- Inconsistência na posição dos pinos ejetores entre ciclos
- Deriva na posição de fechamento do molde em sistemas de fixação tipo alavanca (toggle)
- Estalido audível nas inversões de direção
- Acabamento Superficial Inadequado em peças que exigem pressão de fixação precisa
Causas fundamentais da folga em aplicações de moldagem por injeção
1. Desgaste normal ao longo do tempo
Esta é a causa mais comum em ambientes produtivos. Cada parafuso de esferas perde gradualmente a pré-carga à medida que as pistas se desgastam. A taxa depende de:
- Magnitude da carga – Forças maiores de fechamento e injeção aceleram o desgaste
- Contagem de Ciclos – Máquinas de embalagem de alta velocidade, operando milhões de ciclos por ano, desgastam-se mais rapidamente
- Condição de lubrificação – Manutenção inadequada da graxa reduz drasticamente a vida útil útil ao desgaste
- Contaminação – Poeira, partículas de plástico e infiltração de água de refrigeração aceleram o desgaste abrasivo
Um parafuso de esferas típico em máquina de injeção pode manter a pré-carga de fábrica por 5 a 10 milhões de ciclos em condições normais. Após esse período, a pré-carga diminui gradualmente até que surja uma folga mensurável.
2. Pré-carga inicial incorreta
Se o parafuso foi montado com pré-carga insuficiente desde o início, a folga axial pode aparecer quase imediatamente. Isso ocorre às vezes com parafusos de substituição de baixo custo, nos quais o fabricante ignora a calibração adequada da pré-carga.
3. Danos no Sistema de Retorno das Esferas
Tubos danificados ou desalinhados para retorno das esferas (em parafusos de circulação externa, como as séries SFU/DFU) podem causar travamento ou salto das esferas, gerando folga axial intermitente. Isso é frequentemente acompanhado por ruídos incomuns durante a operação.
4. Desgaste dos Rolamentos de Apoio
A folga axial nem sempre está na porca. Rolamentos de apoio desgastados ou com pré-carga inadequada nas extremidades do parafuso também geram jogo axial que se manifesta de forma idêntica à folga axial da porca. Trata-se de um diagnóstico equivocado comum: técnicos culpam a porca quando o problema real está no rolamento axial.
5. Sobrecarga Acima da Capacidade Nominal
Operar continuamente acima da carga dinâmica nominal do parafuso provoca deformação plástica permanente nas superfícies das pistas (Brinelling), criando folga axial permanente que não pode ser corrigida por ajuste.
Como Medir a Folga Axial de Parafusos de Esferas
A medição precisa é essencial antes de decidir por uma solução. Aqui estão os três métodos mais confiáveis:
Método 1: Teste com Relógio Comparador (O Mais Comum)
Este é o método-padrão utilizado na oficina.
Procedimento:
- Monte um relógio comparador com base magnética no quadro da máquina
- Posicione o êmbolo do relógio contra a carcaça da porca ou contra a carga acionada, alinhado com o eixo do parafuso
- Aplique uma leve força axial em um sentido, manualmente ou com uma alavanca, e zere o relógio
- Aplique força no sentido oposto sem girar o parafuso
- A leitura do relógio corresponde à folga axial total
Para máquinas de injeção: Realize este ensaio em diversas posições ao longo de todo o curso, não apenas num único ponto. O desgaste costuma ser irregular — normalmente pior nas posições de curso mais utilizadas.
Método 2: Interferómetro a laser (Precisão máxima)
Nas máquinas de precisão, um interferómetro a laser mede a exatidão e a repetibilidade de posicionamento ao longo de todo o curso. A folga aparece como um "salto" característico nos pontos de dados na direção inversa.
Este método é mais dispendioso, mas fornece uma visão completa, incluindo erro de avanço e deriva térmica, além da folga.
Método 3: Assinatura do binário do motor
Ao monitorizar o binário do motor servo durante as inversões de sentido, é possível detetar indiretamente a folga. Uma queda súbita do binário no ponto de inversão indica que o parafuso está a atravessar uma zona de folga. Este método é útil para monitorização contínua sem necessidade de desmontagem da máquina.
Soluções para a folga em parafusos de esferas
Solução 1: Ajuste de pré-carga (apenas em parafusos com porcas duplas)
Se o parafuso utilizar um projeto com porcas duplas (séries DFU, DFI, DFS), a pré-carga frequentemente pode ser restaurada ajustando-se o espaçador entre as duas porcas.
Como funciona:
- Parafusos com porcas duplas criam pré-carga deslocando duas porcas com um espaçador
- À medida que ocorre desgaste, o espaçador pode ser retificado para ficar mais fino ou compensado com calços para restabelecer a pré-carga
- Isso efetivamente "reinicia" o parafuso para um estado próximo ao da fábrica
Vantagens:
- Muito mais barato do que a substituição completa do parafuso
- Pode ser feito no local com as ferramentas adequadas
- Estende a vida útil total em 30–50%
Limitações:
- Funciona apenas em projetos com porcas duplas; parafusos pré-carregados com uma única porca não podem ser ajustados
- Requer técnicos qualificados — ajuste excessivo gera pré-carga excessiva, acelerando o desgaste
Solução 2: Substituição da porca
Para parafusos pré-carregados com uma única porca (FSW, FSC, SFU de uma única porca), quando o pré-carregamento é perdido, a porca deve ser substituída.
Melhor prática:
- Mantenha uma porca de reposição à mão para máquinas críticas de produção
- Combine a nova porca com o parafuso existente se o eixo ainda estiver dentro da tolerância
- Verifique o pré-carregamento e execute a fase de amaciamento da nova porca antes de retomar a produção
Solução 3: Substituição completa do conjunto do parafuso
Quando o próprio eixo do parafuso apresentar desgaste significativo (sulcos visíveis, pitting ou erro de passo medido acima da especificação), todo o conjunto deve ser substituído.
Sinais de que é hora de agir:
- A folga excede 0,05 mm e não pode ser ajustada
- Trilhas de desgaste visíveis no eixo do parafuso
- A repetibilidade de posicionamento degrada ao longo de todo o curso
- O ruído e a vibração aumentaram de forma notável
Solução 4: Compensação por Software (Correção Temporária)
Controles CNC modernos podem compensar o jogo mediante a adição de um deslocamento durante as inversões de direção. O controlador "percorre em excesso" uma distância equivalente ao jogo medido, garantindo que a carga atinja efetivamente a posição comandada.
Advertências importantes:
- Trata-se de uma solução paliativa, não de uma correção definitiva — mascara o sintoma, mas não resolve o desgaste
- A precisão da compensação diminui à medida que o jogo se agrava com o tempo
- Não melhora a rigidez nem reduz a vibração
- Deve ser utilizada apenas como medida temporária até que seja possível realizar o reparo mecânico
Prevenção: Maximização da vida útil sem jogo
Lubrificação adequada
A graxa é o fator nº 1 na durabilidade relacionada ao desgaste. Siga estas orientações:
- Utilize a graxa de grau especificado pelo fabricante (não uma graxa genérica)
- Implemente a lubrificação automática com dosagem calibrada
- Monitore a condição da graxa e reponha-a com base nas horas de operação, não no tempo cronológico
- Selle adequadamente a porca para evitar a entrada de contaminantes
Especificação correta da pré-carga
Não especifique uma pré-carga excessiva pensando que "mais é melhor". Uma pré-carga excessiva gera calor e acelera o desgaste, reduzindo, na verdade, a vida útil sem folga. Ajuste a classe de pré-carga às exigências reais da aplicação:
- Eixos de expulsão → Z1, pré-carga leve
- Eixos de injeção → Z1–Z2
- Eixos de fixação → Z2, pré-carga média
PROTEÇÃO AMBIENTAL
As fábricas de moldagem por injeção são ambientes agressivos, com poeira de plástico, névoa de refrigeração e variações de temperatura. Proteja o parafuso com:
- Capas de fole ou capas telescópicas para guias
- Vedações tipo limpa-vidros em ambas as extremidades da porca
- Purga com ar sob pressão positiva em eixos críticos
Inspecção regular
Agende verificações de folga como parte da manutenção preventiva:
- Nova máquina : medição de referência na inicialização
- A cada 6 meses : verifique e registre os valores de folga
- Análise de tendências : acompanhe a taxa de aumento para prever o momento da substituição
Conclusão
A folga na rosca esférica é uma consequência inevitável do desgaste, mas compreender suas causas e métodos de medição permite que os moldadores a gerenciem de forma proativa, em vez de reativa.
Principais Conclusões:
- Meça primeiro, diagnostique depois — confirme sempre que a folga está na porca, não nos rolamentos de suporte
- Projetos com porcas duplas economizam dinheiro a longo prazo — a ajustabilidade prolonga significativamente a vida útil
- Lubrificação é o seguro mais barato — a manutenção adequada com graxa retarda o desgaste mais do que qualquer outro fator
- Compensação por software é temporária — o reparo mecânico é a solução real
Para operações de moldagem por injeção de precisão, um programa proativo de monitoramento de folga axial paga-se sozinho por meio da redução de refugos, menos eventos de parada não programada e qualidade consistente das peças durante toda a vida útil da máquina.