A sebességváltó világában a golyóscsavar a kulcsfontosságú mechanikai alkatrész. Ez a leggyakrabban használt erőátviteli elem a szerszámgépekben és a precíziós gépekben, és fő funkciója a forgó mozgás lineáris mozgássá alakítása. Kis súrlódási ellenállása miatt a golyóscsavarokat széles körben használják különféle ipari berendezésekben és precíziós műszerekben.
A golyóscsavar egy csavarból, egy anyából, acélgolyókból, egy előfeszítő lapból, egy irányváltóból és egy porálló eszközből áll. Feladata az, hogy a forgó mozgást lineáris mozgássá alakítsa, vagyis a csapágyat csúszásról gördülőre változtassa.
1898-ban az emberek először próbálkoztak acélgolyók hozzáadásával az anya és a csavar közé, így a hagyományos csavar csúszóérintkezőjét gördülő érintkezéssé alakították át; a csúszósúrlódást gördülési súrlódásra cserélik, az anyában lévő acélgolyók forgó mozgását lineáris mozgássá alakítják, és a nyomatékot axiális ismétlődő erővé alakítják át, hogy javítsák a hagyományos csavarok rossz elhelyezését és könnyű károsodását.
A golyóscsavart a texasi Rudolph G. Boehm találta fel, és 1929-ben kapott amerikai szabadalmat.
Ha a golyóscsavart aktív testként használják, az anya lineáris mozgássá alakul a megfelelő specifikáció vezetése szerint a csavarrúd elfordulási szögével. A passzív munkadarab az anyával az anyaüléken keresztül csatlakoztatható, ezáltal megvalósítható a megfelelő lineáris mozgás.
A golyóscsavar szerelvény fémből készült, általában acélból készül, és egy belső menetes anyából és egy csavarból áll. Az anya spirális hornya megegyezik a csavar spirális hornyával.
Az anyában található hornyok belsejében sok kis krómacélból készült golyó található. Amikor a golyók keringenek az anyában, a golyók egyenletes mozgást biztosítanak a csavar alatt. A terelőlemez vagy a visszatérő rendszer tartja a golyókat, és keringeti őket az anyán keresztül.
Motorral együtt használva a golyóscsavarok akár 90%-os hatásfokúak. Meglehetősen precízek, lábonként néhány ezred hüvelyk pontossággal. Számos iparág használ golyóscsavarokat a precíz vezérléshez, ideértve a repülőgép-, számítógép-, elektronikai, autó- és orvosi ipart.
A golyóscsavarokat gyakran használják a gyártási folyamatokban is, és gyakoriak a robotokban, automatizált összeszerelő sorokban, anyagmozgató berendezésekben, szállítószalagokon, szerszámgépekben, huzalvezérlőkben és precíziós összeszerelő berendezésekben.
A golyóscsavar szerelvény egy csavarból és egy anyából áll, amelyek mindegyike hozzáillő spirális hornyokkal rendelkezik. A golyók e hornyok között gördülnek, és biztosítják az egyetlen érintkezést az anya és a csavar között.
Amikor a csavar vagy anya forog, a golyókat a terelő eltéríti az anya golyós visszavezető rendszerébe, és folyamatos úton haladnak át a visszatérő rendszeren a golyós anya ellenkező végéhez. Ezután a golyók kilépnek a visszatérő rendszerből a golyóscsavar és anya menetpályáiba, hogy zárt körben keringessenek.
A golyós anya határozza meg a golyóscsavar szerelvény terhelését és élettartamát. A golyósanya hurokban lévő menetek számának és a golyóscsavar meneteinek számának aránya határozza meg, hogy a gömbanya milyen mértékben éri el gyorsabban a kifáradást (kopást), mint a golyóscsavar.
A golyós anya kétféle golyós visszavezetési módot tartalmaz: külső keringtetés típusú és belső keringető típus.
Külső cirkuláció típusa: A golyók a hurok másik végére térnek vissza a visszatérő csövön keresztül, és a golyós visszavezető cső a golyós anya külső átmérője fölé emelkedik.
Belső cirkulációs típus: A golyók az anya falán keresztül vagy annak mentén térnek vissza, a golyós anya külső átmérője alá.
A belső keringető típusnak van egy forgó köre (amint az a fenti ábrán látható). A golyók kénytelenek átmászni a csavaron lévő menet tetején a visszatérő rendszeren keresztül. Ezt kereszt-deflektor típusú belső visszatérési rendszernek nevezik. A kereszt-terelő típusú golyós anyában a golyó csak egy fordulatot forgat a tengelyen, és a visszatérési útvonalat a (C) anyában lévő golyós terelő (B) zárja le, lehetővé téve a golyók keresztezését az (A) és (D) pontokban lévő szomszédos hornyok között.
Ha egy hosszú golyóscsavar nagy sebességgel forog, akkor vibrálni kezd, amint a karcsúsági arány eléri a tengely méreteinek természetes harmonikusát. Ezt kritikus sebességnek nevezik, és nagyon káros lehet a golyóscsavar élettartamára nézve. (A biztonságos működési sebesség nem haladhatja meg a csavar kritikus fordulatszámának 80%-át.)
Egyes alkalmazások hosszabb tengelyhosszt és nagy fordulatszámot igényelnek, és ezek mind olyan helyek, ahol szükség van a forgó gömbanya szerelvényére.