Przewodnik dotyczący kontroli i konserwacji śrub kulowych

Zacznij tutaj: dopasuj objaw do przyczyny

Przed demontażem czegokolwiek sprawdź, co właściwie robi maszyna. Ten sam element, na przykład - zużyte łożysko oporowe -, może dawać różne objawy w zależności od tego, jak doszło do awarii. Praca od objawu wstecz jest szybsza i bardziej niezawodna niż sprawdzanie każdego elementu po kolei.

Użyj tej tabeli jako punktu wejścia. Sekcje od 1 do 5 poniżej szczegółowo opisują jeden obszar.

Sekcja 1: Luz osiowy łożyska podporowego

Łożyska podporowe utrzymują wał śruby w stałym położeniu osiowym na każdym końcu. Kiedy rozwinie się w nich luz - z powodu poluzowanych nakrętek zabezpieczających, zużytych bieżni lub nieprawidłowego napięcia wstępnego -, sam wał śruby porusza się osiowo pod obciążeniem. Ten ruch osiowy przekłada się bezpośrednio na błąd pozycjonowania i jest jedną z najczęstszych przyczyn luzów w maszynach CNC.

Jak prawidłowo zmierzyć luz osiowy

Pomiaru należy dokonać bezpośrednio na wale śruby, a nie na nakrętce lub stole maszyny. Pomiar na stole łączy w sobie wiele źródeł błędów i uniemożliwia wyizolowanie łożyska.

Potrzebny sprzęt:Czujnik zegarowy z podstawą-magnetyczną, rozdzielczość 0,001 mm lub lepsza.

Procedura:

1. Zamontuj czujnik zegarowy na stałej powierzchni odniesienia - na ramie maszyny lub ciężkim uchwycie przykręconym do stołu. Końcówka sondy powinna stykać się z powierzchnią czołową wału śruby, wyśrodkowaną na osi wału.
2. Zablokuj nakrętkę tak, aby nie mogła przemieszczać się wzdłuż wału podczas testu. Nie pozwól, aby nakrętka wywierała osiową siłę reakcji -, gdyż spowodowałoby to obciążenie nakrętki, a nie łożyska.
3. Zastosuj ręcznie stałą siłę docisku osiowego na wał, około 10–20 N. Zwróć uwagę na odczyt wskaźnika.
4. Zastosuj stałą osiową siłę ciągnącą w przeciwnym kierunku z tą samą siłą. Zwróć uwagę na lekturę.
5. Całkowity ruch wskaźnika pomiędzy pchaniem a ciągnięciem to luz osiowy zespołu łożyska oporowego.

Interpretacja:

• Mniej niż 0,005 mm: akceptowalne w większości zastosowań CNC.
• 0,005–0,015 mm: granica. Przed podjęciem decyzji o wymianie sprawdź ponownie stan podkładki napięcia wstępnego i moment dokręcenia nakrętki zabezpieczającej.
• Więcej niż 0,015 mm: Luz łożyska przyczynia się do błędu pozycjonowania. Przed ponownym montażem sprawdź przyczynę.

Co mówi pomiar:

Jeśli występuje luz, ale bieżnie łożyska wydają się gładkie po obróceniu ręcznym, najbardziej prawdopodobną przyczyną jest luźna nakrętka zabezpieczająca lub podkładka naprężenia wstępnego, która z biegiem czasu uległa ściśnięciu. Dokręcić nakrętkę zabezpieczającą odpowiednim momentem i sprawdzić ponownie. Jeśli po krótkim czasie użytkowania ponownie pojawi się luz, oznacza to, że podkładka jest zużyta i należy ją wymienić.

Jeśli występuje luz i łożysko jest szorstkie, karbowane lub ma wykrywalne wahania promieniowe podczas obrotu, samo łożysko jest zużyte i wymaga wymiany. Regulacja napięcia wstępnego zużytego łożyska zapewnia jedynie chwilową poprawę.

Prawidłowe napięcie wstępne łożysk podporowych

Łożyska podporowe na śrubach kulowych to zazwyczaj łożyska skośne instalowane w konfiguracji stałej-stałej lub stałej-swobodnej. Prawidłowy warunek montażu to niewielkie osiowe napięcie wstępne - wystarczające do wyeliminowania luzu wewnętrznego i zapobieżenia luzowi łożyska pod obciążeniem odwracającym, ale nie na tyle, aby spowodowało to wygenerowanie nadmiernego ciepła lub skrócenie trwałości łożyska.

Prawidłowo naprężone łożysko oporowe nie powinno wykazywać wykrywalnego ruchu osiowego pod wpływem siły ręcznej 10–20 N przyłożonej do końca wału. Wał powinien obracać się płynnie, bez karbów i zmian oporu. Po 15–30 minutach pracy przy prędkości roboczej obudowa łożyska powinna być ciepła w dotyku (30–50 stopni powyżej temperatury otoczenia), ale nie gorąca.

Jeśli instalowane jest łożysko zamienne, należy zastosować łożysko o tej samej specyfikacji, co łożysko oryginalne. Łożyska skośne do podparcia śruby kulowej są zazwyczaj dostępne w konfiguracjach z kątem działania 15 stopni, 25 stopni lub 60 stopni - należy zachować pierwotny kąt działania, ponieważ różne kąty mają różną nośność osiową i sztywność.

Część 2: Kontrola i naprawa luzu nakrętki

Luz osiowy w nakrętce jest związany ze zużyciem,-a nie z regulacją-w taki sam sposób, jak napięcie wstępne łożyska. Kulki i bieżnie w nakrętce z biegiem czasu gromadzą-mikrozużycie, co stopniowo zwiększa luz wewnętrzny pomiędzy kulką a bieżnią. Kiedy luz ten stanie się wystarczająco duży, objawia się to luzem na stole maszyny -, najbardziej widocznym jako błąd pozycji, który pojawia się tylko wtedy, gdy oś zmienia kierunek.

Pomiar luzu nakrętki

Przed pomiarem luzu nakrętki sprawdź, czy luz osiowy łożyska podporowego mieści się w granicach specyfikacji (rozdział 1) i czy wszystkie śruby połączeń kołnierzowych są dokręcone (rozdział 3). Każdy z tych czynników, jeśli występuje, zanieczyści pomiar luzu nakrętki.

Procedura:

1. Zamontuj czujnik zegarowy na stole maszyny (nie na nakrętce lub wale), tak aby sonda stykała się z ustalonym punktem odniesienia na ramie maszyny.
2. Przesuń oś do środka jej ruchu i zatrzymaj.
3. Przyłożyć lekkie obciążenie osiowe do stołu w kierunku dodatnim (pchnięcie) i wyzerować wskaźnik.
4. Zastosuj lekkie obciążenie osiowe w kierunku ujemnym (ciągnięcie) z tą samą siłą.
5. Wskazaniem wskaźnika jest całkowity luz osiowy w nakrętce, przy założeniu, że luz łożyska jest zgodny ze specyfikacją.

Dopuszczalny luz zależy od zastosowania. W przypadku ogólnej automatyzacji z precyzją C7 często akceptowalna jest wartość do 0,05 mm. W przypadku obróbki CNC z wymaganiami precyzji C5 luz nakrętki powinien zazwyczaj utrzymywać się poniżej 0,01–0,02 mm.

Nakrętka podwójna (seria DFU): regulacja luzu

Konstrukcje z podwójną-nakrętką -, takie jak seria DFU -, wykorzystują precyzyjną przekładkę pomiędzy dwiema połówkami nakrętki w celu wytworzenia wewnętrznego napięcia wstępnego. Gdy rozwinie się luz, przekładkę można wymienić na nieco grubszą, aby przywrócić napięcie wstępne i wyeliminować luz.

Wymagane zwiększenie grubości elementu dystansowego zależy od zmierzonego luzu i geometrii obwodu kulki. Na początek zwiększenie dystansu o 1,5–2-krotność zmierzonego luzu spowoduje w przybliżeniu przywrócenie luzu zerowego. Dokładna regulacja odbywa się poprzez pomiar luzu po każdej zmianie elementu dystansowego, aż do osiągnięcia celu.

Po regulacji przeprowadź oś przez pełny skok z normalną prędkością i sprawdź temperaturę nakrętki. Prawidłowo naprężona podwójna nakrętka będzie o 5–10 stopni cieplejsza niż pojedyncza nakrętka z-regulowanym luzem. Jeśli po regulacji nakrętka osiąga znacznie wyższą temperaturę, oznacza to, że wzrost podkładki był zbyt duży i napięcie wstępne jest nadmierne - z powrotem do następnego mniejszego rozmiaru podkładki.

Należy pamiętać, że regulacja elementu dystansowego może jedynie kompensować luz spowodowany zużyciem. Jeśli bieżnie wykazują widoczne wżery, łuszczenie się lub uszkodzenia powierzchni, regulacja elementu dystansowego nie przywróci dokładności - zespół nakrętki wymaga wymiany.

Nakrętka pojedyncza (seria SFU): kiedy regulować, a kiedy wymieniać

Konstrukcje z pojedynczą-nakrętką nie mają mechanizmu regulacji elementu dystansowego. Luz wewnętrzny jest ustalany przez średnicę kulki i geometrię bieżni. Kiedy na skutek zużycia zwiększa się luz, istnieją dwie możliwości:

Opcja 1 - Zamień na duże kulki

Jeśli zużycie jest niewielkie (zmierzony luz mniejszy niż 0,05 mm i brak widocznych uszkodzeń bieżni), wymiana kulek na nieco większą średnicę może przywrócić wewnętrzne napięcie wstępne i wyeliminować luz. Standardowe przyrosty wymiany kulek wynoszą +0.025 mm i +0.050 mm powyżej nominalnej średnicy kulki.

Przed wykonaniem tej czynności należy sprawdzić bieżnie wizualnie i dotykowo. Przesuń palcem wzdłuż odsłoniętego wału śruby w obszarze zakrytym nakrętką. Bieżnia powinna sprawiać wrażenie gładkiej i jednolitej. Jeśli wyczuwalne są nierówności, wżery lub nierówności, wymiana kulki nie przywróci wydajności - geometria bieżni nie jest już prawidłowa niezależnie od rozmiaru kulki.

Podczas wymiany kulek wszystkie kulki w obwodzie muszą zostać wymienione na tę samą partię i ten sam gatunek ponadgabarytowy. Mieszanie kulek o różnych średnicach - nawet o 0,005 mm - powoduje nierówny rozkład obciążenia i przyspiesza zużycie obciążonych kulek. Zamów kompletny zestaw zamienny, a nie pojedyncze kulki.

Po zamontowaniu zbyt dużych kulek sprawdzić moment obrotowy, obracając wał ręcznie. Opór powinien być nieco wyższy niż poprzednio (wzrosło napięcie wstępne), ale obrót powinien być płynny przez cały skok. Jeżeli wał wydaje się ciasny lub nieregularny w jakimkolwiek miejscu, oznacza to, że nadwymiarowy przyrost jest zbyt duży w stosunku do rzeczywistego stanu zużycia. - wróć do mniejszego przyrostu.

Opcja 2 - Wymień nakrętkę lub cały zespół-śruby-nakrętki

Jeśli widoczne jest zużycie bieżni, jeśli zmierzony luz przekracza 0,05 mm lub jeśli wymagana dokładność wynosi C5 lub więcej, należy wymienić zespół nakrętki, a nie regulować. W przypadku serii SFU nakrętki zamienne są dostępne w standardzie i można je zamontować bez wymiany wału śruby, jeśli sam wał nie jest uszkodzony.

Zamawiając nakrętkę zamienną, należy podać średnicę nominalną śruby, skok i typ nakrętki. Jeśli pierwotna klasa dokładności nie jest znana, zmierz średnicę wału śruby i skoku za pomocą mikrometru i miernika podziałki -. Zwykle wystarcza to do zidentyfikowania prawidłowego zamiennika.

Część 3: Połączenie kołnierzowe i luzy mechaniczne

Luźne śruby kołnierzowe są jednym z najczęściej pomijanych źródeł pozornego luzu śruby kulowej. Nakrętka jest zamontowana na wózku maszyny poprzez powierzchnię czołową kołnierza, zabezpieczoną czterema lub większą liczbą śrub z łbem walcowym. Z biegiem czasu wibracje i obciążenia odwracające mogą stopniowo wycofywać te śruby, tworząc luz pomiędzy powierzchnią czołową kołnierza a wózkiem.

Ten rodzaj luzów łatwo jest błędnie zdiagnozować jako luz nakrętki lub luz w łożysku, ponieważ objaw - luzu na stole - jest identyczny. Różnica polega na tym, że luz kołnierza ma swoją charakterystyczną cechę: gdy ręcznie popychasz i ciągniesz stół, obserwując korpus nakrętki, sama nakrętka przesunie się nieznacznie względem wózka, jeśli kołnierz jest luźny. W przypadku luzu nakrętki korpus nakrętki pozostaje nieruchomy, a wał porusza się wewnątrz niego.

Procedura inspekcji:

1. Gdy maszyna jest nieruchoma i włączone są serwonapędy, popychaj i ciągnij stół ręcznie, obserwując połączenie pomiędzy kołnierzem nakrętki a powierzchnią wózka.
2. Jakiekolwiek widoczne otwarcie szczeliny lub ruch na tym styku potwierdza poluzowanie kołnierza.
3. Użyj klucza dynamometrycznego, aby sprawdzić każdą śrubę kołnierza pod kątem zgodności ze specyfikacją dla tego rozmiaru i gatunku śruby. Nie polegaj na czułych - śrubach kołnierzowych, które ręcznie wydają się „dopasowane”, a często są dokręcane za słabo.
4. Jeśli jakakolwiek śruba była poluzowana, dokręć wszystkie śruby na krzyż określonym momentem, a następnie ponownie sprawdź pomiar luzu na stole.

Zapobieganie:Nałóż masę-do zabezpieczania gwintów na śruby kołnierzowe podczas pierwszej instalacji i po każdej ponownej instalacji. Nie uniemożliwia to usunięcia za pomocą standardowego klucza, ale zapobiega poluzowaniu-wywołanemu wibracjami.

Sekcja 4: Smarowanie - Diagnozowanie i usuwanie problemów w serwisie

Błędy w smarowaniu śrub kulowych w trakcie eksploatacji różnią się od problemów rozwiązywanych podczas montażu. W maszynie pracującej od miesięcy lub lat najczęstszymi problemami ze smarowaniem są wyczerpanie się smaru, jego degradacja i zablokowanie przewodów dostawczych w systemach scentralizowanych.

Rozpoznawanie problemów ze smarowaniem

Najwcześniejszym i najbardziej niezawodnym wskaźnikiem problemu ze smarowaniem jest wzrost temperatury nakrętki. Kiedy warstwa smaru staje się niewystarczająca, tarcie-w bieżni kulki wzrasta, a nakrętka nagrzewa się bardziej. Temperatura bazowa zarejestrowana podczas uruchomienia - lub po prostu stała temperatura robocza obserwowana w czasie - umożliwia wykrycie tej tendencji, zanim spowoduje ona uszkodzenie.

Inne wskaźniki:

• Wzrost hałasu, szczególnie dźwięk o wyższej-częstotliwości podczas ruchu (a nie rezonans o niskiej-częstotliwości związany z problemem luzów mechanicznych)
• Zwiększony prąd napędu przy stałej prędkości, widoczny na monitorze serwonapędu
• Chropowatość lub zmiany oporu podczas powolnego ręcznego przesuwania osi przy wyłączonych napędach

Jeżeli którykolwiek z nich występuje, nie należy kontynuować pracy maszyny przy normalnym obciążeniu i prędkości. Najpierw dodaj smar i sprawdź ponownie.

Dodawanie smaru do działającej instalacji

W przypadku nakrętki ze smarowniczką powoli wstrzykuj smar przez złączkę, gdy oś jest nieruchoma. Użyj tego samego rodzaju smaru, który został użyty podczas instalacji. - nie mieszaj różnych rodzajów smarów. Typowa dawka uzupełniająca orzecha SFU 2005 wynosi 0,3–0,5 grama; w przypadku większego DFU 3210 około 1–1,5 grama.

Po dodaniu smaru wykonaj kilka powolnych cykli-pełnego skoku, zanim powrócisz do normalnej pracy. Monitoruj temperaturę nakrętki przez 15–30 minut po wznowieniu normalnej prędkości. Jeśli temperatura powróci do wartości wyjściowej, problem ze smarowaniem został rozwiązany. Jeśli pozostaje podwyższone, problem może być bardziej zaawansowany. - sprawdź nakrętkę pod kątem zanieczyszczeń lub uszkodzeń.

Zablokowane przewody centralnego smarowania

W maszynach wyposażonych w układy centralnego smarowania olejem blokady w przewodach dystrybucyjnych lub zaworach dozujących są częstą przyczyną miejscowych awarii smarowania. - układ wydaje się działać, ale co najmniej jedna śruba kulowa nie otrzymuje odpowiedniego oleju.

Objawy zablokowanej linii są zlokalizowane: jedna oś pracuje na gorąco lub głośno, podczas gdy inne działają normalnie. Aby zdiagnozować, należy odłączyć przewód tłoczny od nakrętki i ręcznie uruchomić impuls smarowania ze sterownika maszyny. Olej powinien spłynąć z odłączonego przewodu w ciągu kilku sekund. Brak przepływu lub bardzo powolny przepływ potwierdza blokadę.

Blokady najczęściej powstają na zaworach dozujących lub na samej nakrętce, szczególnie jeśli wymiana smaru odbywała się bez płukania układu. Usuń blokadę, odłączając odpowiedni odcinek przewodu i przedmuchując sprężonym powietrzem-o niskim ciśnieniu lub wymieniając zawór dozujący, jeśli nie można go oczyścić.

Po oczyszczeniu podłącz ponownie przewód, wyzwól kilka impulsów ręcznego smarowania i przed ponownym podłączeniem sprawdź przepływ na złączce nakrętki.

Zanieczyszczenie wnętrza nakrętki

Jeśli maszyna pracuje w środowisku, w którym występują wióry metalowe, płyn chłodzący lub drobny pył, zanieczyszczenia dostające się do nakrętki przyspieszą zużycie i mogą spowodować nagłe awarie. Oznaki zanieczyszczenia obejmują opór piasku podczas ręcznego przesuwania osi, ciemny lub przebarwiony smar widoczny na uszczelkach nakrętek oraz szybkie ponowne pojawienie się luzu po regulacji.

Jeżeli zanieczyszczenie zostanie potwierdzone, nakrętkę należy zdjąć i oczyścić przed ponownym smarowaniem. Nie dodawaj po prostu świeżego smaru na zanieczyszczony smar - cząstki będą nadal ścierać bieżnie niezależnie od ilości smaru.

Stan uszczelnienia nakrętki należy sprawdzać przy każdym demontażu nakrętki. Zużyte lub uszkodzone uszczelki wargowe umożliwiają przedostanie się zanieczyszczeń niezależnie od częstotliwości smarowania. Uszczelki zamienne są dostępne dla większości standardowych konstrukcji nakrętek i należy je wymieniać za każdym razem, gdy nakrętka zostanie zdjęta z maszyny.

Sekcja 5: Problemy z parametrami serwonapędu

Nie wszystkie problemy ze śrubą kulową mają podłoże mechaniczne. Niektóre objawy wibracji, pełzania i niestabilności pozycjonowania mają swoją pierwotną przyczynę w ustawieniach parametrów serwonapędu, a nie w elementach mechanicznych.

Kluczowa różnica jest następująca: problemy mechaniczne mają zwykle stały i powtarzalny charakter. - ten sam objaw w tym samym położeniu i przy tej samej prędkości, w każdym cyklu. Problemy z parametrami serwa są zwykle zmienne -, objawy zmieniają się wraz z prędkością, obciążeniem lub temperaturą albo pojawiają się i znikają bez oczywistej przyczyny mechanicznej.

Wzmocnienie pętli położenia

Wzmocnienie pętli położenia (Kp) określa, jak agresywnie serwo reaguje na błąd położenia. Jeśli Kp jest ustawione zbyt wysoko w stosunku do sztywności mechanicznej osi -, co może się zdarzyć po wymianie śruby kulowej, zmianie obciążenia lub zmianie orientacji osi -, oś będzie oscylować lub wibrować, szczególnie podczas przyspieszania i zwalniania, a zwłaszcza przy małych prędkościach.

Jeśli ten wzór pasuje do obserwowanego objawu, zmniejsz Kp o 10–20% i powtórz test. Prawidłowe Kp to najwyższa wartość, która zapewnia stabilny, płynny ruch bez oscylacji w całym zakresie prędkości i obciążenia zastosowania.

Wzmocnienie i całkowanie pętli prędkości

Wzmocnienie pętli prędkości (Kv) i stała czasowa całkowania kontrolują reakcję przemiennika na błąd prędkości. Niedopasowane parametry pętli prędkości powodują pełzanie lub polowanie przy niskiej prędkości - oś porusza się serią małych szarpnięć, a nie płynnie.

Objaw ten jest często mylony z luzem śruby kulowej, ponieważ oba powodują gwałtowny ruch podczas cofania. Różnica: luz wytwarza stałą martwą strefę (zakres obrotu silnika bez ruchu osi), podczas gdy problem z pętlą prędkości powoduje nieregularny ruch przez cały skok, a nie tylko przy odwróceniu.

Kiedy wezwać specjalistę ds. serwomechanizmu

Strojenie parametrów serwa w nowoczesnym napędzie jest iteracyjne i wymaga dostępu do funkcji monitorowania napędu i automatycznego-dostrajania. Powyższy opis stanowi punkt wyjścia do zdiagnozowania, czy problem jest związany-z parametrami, ale pełną optymalizację powinna przeprowadzić osoba zaznajomiona z konkretnym używanym układem napędowym.

Jeśli parametry serwomechanizmu pozostały niezmienione, ale po naprawie mechanicznej (wymianie łożyska, wymianie nakrętki lub regulacji napięcia wstępnego) pojawił się problem), nowa konfiguracja mechaniczna ma inną charakterystykę sztywności i konieczne będzie ponowne-optymalizacja parametrów napędu pod kątem nowych warunków.

Harmonogram konserwacji zapobiegawczej

Najbardziej-ekonomiczna konserwacja to taka, która zapobiega awariom, zamiast na nie reagować. Poniższy harmonogram stanowi schemat początkowy. - Prawidłowe odstępy czasu dla konkretnej maszyny zależą od jej cyklu pracy, środowiska i wymagań dotyczących precyzji i powinny być dostosowane w oparciu o faktyczne doświadczenie z tą maszyną.

Gdy kontrola wykaże, że konieczna jest wymiana

Niektórych stanów nie można skorygować poprzez regulację lub ponowne smarowanie. Jeżeli kontrola wykaże którykolwiek z poniższych objawów, należy wymienić dany element, a nie przywracać go do użytku:

• Widoczne wżery, łuszczenie się lub odpryski na bieżni wału śruby lub wewnątrz nakrętki
• Odbarwienie kulki (niebieskie lub brązowe zabarwienie wskazuje na uszkodzenie cieplne spowodowane brakiem smarowania)
• Wał śruby z widocznym wygięciem lub uszkodzeniem profilu gwintu
• Łożyska podporowe z nierównymi lub karbowanymi obrotami, które nie poprawiają się po czyszczeniu i ponownym smarowaniu
• Uszczelnienia nakrętek, które są podarte, stwardniałe lub nie stykają się już z wałem

W przypadku serii SFU i DFU nakrętki zamienne są dostępne w magazynie w standardzie i można je zamontować na istniejącym wale śruby, jeśli wał nie jest uszkodzony, co pozwala uniknąć kosztów i przestojów związanych z wymianą całego zespołu.