Nel mondo delle trasmissioni la vite a ricircolo di sfere è il componente meccanico fondamentale e indispensabile. È l'elemento di trasmissione più comunemente utilizzato nelle macchine utensili e nei macchinari di precisione e la sua funzione principale è convertire il movimento rotatorio in movimento lineare. A causa della loro ridotta resistenza all'attrito, le viti a ricircolo di sfere sono ampiamente utilizzate in varie apparecchiature industriali e strumenti di precisione.
La vite a ricircolo di sfere è composta da una vite, un dado, sfere in acciaio, una lamiera di precarico, un invertitore e un dispositivo antipolvere. La sua funzione è quella di convertire il movimento rotatorio in movimento lineare, cioè di cambiare il cuscinetto dall'azione di scorrimento all'azione di rotolamento.
Nel 1898 si fece il primo tentativo di aggiungere sfere di acciaio tra la chiocciola e la vite, trasformando il contatto strisciante della vite tradizionale in contatto volvente; sostituendo l'attrito radente con attrito volvente, convertendo il movimento rotatorio delle sfere d'acciaio nella chiocciola in movimento lineare e convertendo la coppia in forza assiale ripetuta, in modo da migliorare lo scarso posizionamento e il facile danneggiamento delle viti tradizionali.
La vite a ricircolo di sfere fu inventata dal Texas Rudolph G. Boehm e ottenne un brevetto statunitense nel 1929.
Quando la vite a ricircolo di sfere viene utilizzata come corpo attivo, il dado si converte in movimento lineare secondo l'avanzamento delle specifiche corrispondenti con l'angolo di rotazione dell'asta della vite. Il pezzo passivo può essere collegato al dado attraverso la sede del dado, realizzando così il corrispondente movimento lineare.
Il gruppo vite a ricircolo di sfere è metallico, solitamente in acciaio, ed è costituito da un dado filettato internamente e da una vite. La scanalatura a spirale del dado corrisponde alla scanalatura a spirale della vite.
All'interno delle scanalature, contenute all'interno del dado, sono presenti tante piccole sfere in acciaio cromato. Quando le sfere circolano nella chiocciola, le sfere forniscono un movimento fluido sotto la vite. La piastra deviatrice o sistema di ritorno trattiene le sfere e le fa circolare attraverso la chiocciola.
Se utilizzate con un motore, le viti a ricircolo di sfere hanno un'efficienza fino al 90%. Sono abbastanza precisi, con una precisione di pochi millesimi di pollice per piede. Molte industrie utilizzano viti a ricircolo di sfere per un controllo preciso, tra cui l'industria aerospaziale, informatica, elettronica, automobilistica e medica.
Le viti a ricircolo di sfere sono spesso utilizzate anche nei processi produttivi e sono comuni nei robot, nelle linee di assemblaggio automatizzate, nelle apparecchiature per la movimentazione dei materiali, nei trasportatori, nelle macchine utensili, nei controlli dei cavi e nelle apparecchiature di assemblaggio di precisione.
Il gruppo vite a ricircolo di sfere è composto da una vite e un dado, ciascuno con scanalature a spirale corrispondenti. Le sfere rotolano tra queste scanalature e forniscono l'unico contatto tra la chiocciola e la vite.
Quando la vite o la chiocciola ruota, le sfere vengono deviate dal deflettore nel sistema di ritorno della sfera della chiocciola e passano attraverso il sistema di ritorno in un percorso continuo fino all'estremità opposta della chiocciola. Successivamente le sfere escono dal sistema di ritorno nelle piste filettate della vite a ricircolo di sfere e della chiocciola per il ricircolo in un circuito chiuso.
La chiocciola a sfere determina il carico e la durata utile della vite a sfere. Il rapporto tra il numero di filetti nell'anello della chiocciola e il numero di filetti sulla vite a sfere determina la misura in cui la chiocciola raggiungerà il cedimento per fatica (usura) più velocemente della vite a sfere.
La chiocciola a sfera contiene due tipi di metodi di ritorno della sfera: tipo a circolazione esterna e tipo a circolazione interna.
Tipo a circolazione esterna: le sfere ritornano all'estremità opposta del circuito attraverso il tubo di ritorno e il tubo di ritorno delle sfere sporge sopra il diametro esterno del dado a sfera.
Tipo a circolazione interna: le sfere ritornano attraverso o lungo la parete della chiocciola, al di sotto del diametro esterno della chiocciola.
Il tipo a circolazione interna ha un circuito rotante (come mostrato nella figura sopra). Le sfere sono costrette a scavalcare la parte superiore della filettatura della vite attraverso il sistema di ritorno. Questo è chiamato sistema di ritorno interno di tipo cross-deflettore. In una chiocciola a sfera con deflettore a croce-, la sfera fa ruotare l'albero solo di un giro e il percorso di ritorno è chiuso dal deflettore della sfera (B) nella chiocciola (C), consentendo alle sfere di attraversare le scanalature adiacenti nei punti (A) e (D).
Quando una lunga vite a ricircolo di sfere ruota ad alta velocità, inizierà a vibrare una volta che il rapporto di snellezza raggiunge l'armonica naturale delle dimensioni dell'albero. Questa è chiamata velocità critica e può essere molto dannosa per la durata della vite a ricircolo di sfere. (La velocità operativa sicura non deve superare l'80% della velocità critica della vite.)
Alcune applicazioni richiedono lunghezze dell'albero maggiori e velocità elevate e questi sono tutti luoghi in cui è richiesto il gruppo chiocciola rotante.