یکی از وسایل مکانیکی‌ای که با کمترین میزان اصطکاک ممکن، حرکت چرخشی را به حرکت خطی تبدیل می کند، بال اسکرو می باشد. بال اسکروها که وظیفه‌ی انتقال نیروها و حرکت اشیاء را بر عهده دارند، نیروهای چرخشی کوچک را به نیروهای فشاری (پرتابی) تبدیل می‌کنند. زمانی که یک مهره در حول محورش چرخانده می‌شود ، در جهت محوری‌اش حرکت می‌کند زیرا شیارهای پیچ، مسیر مارپیچی (حلزونی) شکل را به‌طور پیوسته و مداوم طی می‌کنند.
در حالت کلی ساختار بال اسکرو شامل دو سیستم زیر می شود:
مهره Ball Nut
پیچ Screw
از لحاظ ظاهری، بال اسکرو ساختاری مشابه به یک مجموعه‌ای از پیچ و مهره‌ها دارد. شافت رزوه شده آن به عنوان پیچ، و گوی آن به عنوان مهره عمل می‌کند. فراهم ساختن مسیر حرکت ساچمه‌هایی را که در قسمت لغزنده بال اسکرو (مهره‌ها) به حرکت در می‌آیند بر عهده‌ی شفت رزوه‌دار مارپیچی می‌باشد.
ساختار گوی در بال اسکرو به شیوه‌ای است که چرخش ساچمه‌ها را در داخل خود ممکن می‌سازد. به طوری که در مدت زمان حرکت گوی بر روی شفت، در داخل گوی، ساچمه‌ها به گردش در می‌آیند. بال اسکرو از یک پیچ هرز گرد، تعدادی ساچمه و مهره تشکیل شده است که ساچمه‌ها باعث عدم ایجاد هرگونه تماس بین پیچ و مهره‌ها می‌شود.
یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های اساسی بال اسکرو این است که علاوه بر کارکرد در کمترین میزان اصطکاک داخلی، می‌تواند در برابر اعمال فشار مقاومت کند. بدون آنکه بر میزان اصطکاک آن تاثیری داشته باشد. در موقعیت‌هایی که میزان دقت بالا بسیار ضروری است، بال اسکرو موجب ایجاد تلرانس‌هایی بسیار دقیق می‌شود که از این رو استفاده از بال اسکرو بسیار مناسب است.
بال اسکروها علاوه بر اینکه موجب کاهش اصطکاک می‌شوند، این قابلیت را دارا هستند که با مقداری پیش‌بار کار کنند که موجب از بین رفتن و حذف لقی بین ورودی (چرخش) و خروجی (حرکت خطی) می‌شود. ویژگی ذکر شده در بالا زمانی ضرورت پیدا کرده و لازم می‌شود که از بال اسکروها در سیستم‌های کنترل حرکت کامپیوتری مانند کاربردهای حرکت‌های بسیار دقیق (مانند: Wire Bonding)، ماشین ابزار CNC و دیگر صنایع استفاده شود.
ویژگی مهم بال اسکروها بازده مکانیکی بالا در عین اصطحکاک کم در مقایسه با سایر ابزارهای مشابه است.
به عنوان مثال، قدرت بازدهی بال اسکرو در مقایسه با بازدهی یک لید اسکرو (پیچ انتقال قدرت ساده) با ابعاد و اندازه‌های مشابه، نسبت بازدهی 90 درصدی در مقابل بازدهی 50 درصدی می‌باشد. نوردکاری شافت بال اسکرو ، ممکن است ارزان، پربازده، کم دقت و محصول نهایی از آن، از نظر مکانیکی بسیار مناسب و مقرون به صرفه، ساخته شده باشد.
نیروی اصطکاک موضوع بسیار مهمی می‌باشد که برای درک بهتر، آن را با ذکر یک مثال شرح می‌دهیم:
زمانی که شما خواستار حرکت یک جعبه بر روی زمین هستید، این جعبه باید تا حد مشخص و معینی به آن نیرو وارد شود. این جعبه با نیروی کم و ضعیف هیچ‌گاه حرکت نمی‌کند، برای حرکت، شما باید به آن نیرو و فشار وارد کنید. بدین صورت، رفته رفته مقدار نیروی وارده به جعبه را افزایش دهید تا زمانی که جعبه به حرکت در آید.
به مقدار نیروی مشخصی که جعبه از نیروی صفر تا زمان حرکت به آن وارد می‌شود، نیروی اصطکاک داینامیک (Dynamic) گفته می‌شود. زمانی که جعبه بر روی زمین است، مابین تفاوت نیروی داینامیک و نیروی استاتیک بسیار زیاد است و هرچه مقدار وزن جعبه بیشتر باشد، طبیعتاً تفاوت این مقدار ما بین این دو نیرو نیز بیشتر می‌شود، به این حالت Sliding Contact Screw می‌گویند.
اما اگر برای حرکت جعبه از چند ساچمه استفاده نمایید و ساچمه‌ها را زیر جعبه قرار دهید، نیروی بسیار کمتری برای به حرکت در آوردن جعبه استفاده می‌کنید. قاعدتاً تفاوت نیروی داینامیک و نیروی استاتیک بسیار کم می‌شود، که به این حالت Rolling Contact Screw می‌گویند. دقیقاً بال اسکروها نیز همین حالت را دارا هستند.
بال اسکروها نیز مانند هر قطعه‌ی صنعتی دیگری یک سری مزایا و معایب دارند آن‌ها خواهیم پرداخت.
عناصر نورد، تماس نقطه‌ای نسبت به تماس خطی اصطکاک کمتری تولید می‌کند که موجب ایجاد راندمان بالاتر می‌شود.
علت: در لید اسکرو عناصر به اصطلاح کشویی همانند پیچ و مهره، به تماس خط تکیه می‌کنند. اما در بال اسکرو عناصر به اصلاح نورد همانند توپ‌های موجود در بال اسکرو، به تماس نقطه تکیه می‌کنند.
در لید اسکرو از مهره‌های پلاستیکی، پلیمری و برنزی استفاده می‌شود. در لید اسکروهایی که از مهره‌های برنزی استفاده شده است، می‌توانند بارهای سنگین‌تری را تحمل کنند. اما با افزایش میزان فشار و بار، میزان اصطکاک نیز افزایش می‌یابد و اصطکاک بیشتر به معنی چرخه کار کمتر و راندمان کاری پایین‌تر است. همچنین در بال اسکرو برای پشتیبانی از بار، از قطعات فولادی استفاده می‌شود که از ظرفیت بار بالاتری نسبت به انواع لید اسکرو برخوردار است.
در لید اسکرو واکنش شدید بسیار زیادی بین پیچ و مهره وجود دارد. در بال اسکرو برای از بین بردن این واکش شدید، معمولاً از توپ‌هایی که قطر بزرگتری نسبت به فضای بین مسیر پیچ و مهره‌ها دارند استفاده می‌شود، که موجب افزایش دقت عملکرد قطعه می‌شود.
زیرا راندمان بالاتر به معنی کاهش گشتاور مورد نیاز موتور است. عملکرد بهینه بال اسکرو موجب می‌شود که کارایی و بازدهی آن تقریبا 90 درصد باشد. این در حالی است که در لید اسکرو عموماً کمتر از 50 درصد است.
درگذشته، قبل از اینکه تکنولوژی ساخت بال اسکرو اختراع شود، از سیستم پیچ و مهره برای ایجاد حرکت، جلو و عقب بردن محورها و میزها استفاده می‌شد. یکی از مشکلاتی که در اثر این سیستم قدیمی به‌وجود می‌آمد، خوردگی و سایش و در نهایت لق‌شدن مکانیزم حرکت در اثر حرکت‌های لغزشی موجود بین دو سطح پیچ و مهره بود. بنابراین برای رفع مشکل ذکر شده، صنعتگران و متخصصین تغییرات بسیار شایانی در نوع دنده‌های پیچ و مهره‌ها ایجاد نمودند.
نتیجه‌ی تغییرات این بود که به جای استفاده و بهره‌گیری از پیچ و مهره‌هایی با سطح مقطع مثلثی شکل، از پیچ و مهره‌هایی با سطح مقطعی ذوزنقه‌ای شکل که تا حدی شبیه به مستطیل می‌باشند، استفاده و بهره‌گیری نمودند. از این نوع و مدل پیچ و مهره‌ها هنوز نیز در میز دستگاه‌های فرز و تراش معمولی استفاده می‌شود. این نوع و مدل از پیچ و مهره‌ها نیز هنوز دچار مشکل بودند، زیرا باید یک لقی مشخص ما بین پیچ و مهره، برای روان کار کردن این سیستم به وجود می‌آوردند.
یکی دیگر از بزرگترین معایب این سیستم پیچ و مهره، ساییده‌شدن و از دست‌دادن دقت در مدت زمان کوتاه بود. علت عیب این سیستم پیچ و مهره این بود که، زمانی که به اصطلاح پیچ راست گرد می‌شد، یک طرف مهره درگیر بود و زمانی که به اصطلاح پیچ چپ گرد می‌شد، در ابتدا لقی طی می‌شد تا به طرف دیگر برسد و سپس طرف دیگر را درگیر می‌کرد.
متخصصین و صنعتگران برای رفع این مشکل دوباره دست به تغییراتی زدند. اختراعی جدید موجب شد تا بخش اعظمی از مشکلات سیستم پیچ و مهره قبلی حل شود. نام این اخراع جدید، سیستم لید اسکرو بود. در این سیستم جدید، از دو مهره به جای یک مهره استفاده شد و بین دو مهره فنری تعبیه و قرار داده شد.
