Ghid de inspecție și întreținere a șuruburilor cu bile

Începeți aici: potriviți simptomul cu o cauză

Înainte de a dezasambla orice, identificați ce face de fapt mașina. Aceeași componentă - un rulment suport uzat, de exemplu - poate produce simptome diferite, în funcție de modul în care s-a defectat. Lucrul de la simptom înapoi este mai rapid și mai fiabil decât verificarea fiecărei componente în succesiune.

Utilizați acest tabel ca punct de intrare. Secțiunile de la 1 la 5 de mai jos abordează o zonă în detaliu.

Secțiunea 1: Joc axial al rulmentului de sprijin

Rulmenții de susținere țin arborele șurubului în poziție axială fixă ​​la fiecare capăt. Când dezvoltă joc - din cauza piulițelor de blocare slăbite, a curselor uzate sau a preîncărcării incorecte -, arborele șurubului în sine se mișcă axial sub sarcină. Această mișcare axială trece direct în eroarea de poziționare și este una dintre cele mai comune cauze ale jocului la mașinile CNC.

Cum se măsoară corect jocul axial

Măsurarea trebuie făcută direct pe arborele șurubului, nu pe piuliță sau pe masa mașinii. Măsurarea la masă combină mai multe surse de eroare și face imposibilă izolarea rulmentului.

Echipament necesar:Indicator cu cadran de bază-magnetic, rezoluție de 0,001 mm sau mai bună.

Procedură:

1. Montați indicatorul cadran pe o suprafață fixă ​​de referință - cadrul mașinii sau un dispozitiv greu fixat pe masă. Vârful sondei trebuie să intre în contact cu suprafața de capăt a arborelui șurubului, centrată pe axa arborelui.
2. Blocați piulița astfel încât să nu poată călători de-a lungul arborelui în timpul testului. Nu permiteți piuliței să furnizeze forța de reacție axială -, aceasta ar încărca piulița și nu rulmentul.
3. Aplicați o forță de împingere axială constantă pe arbore cu mâna, aproximativ 10–20 N. Observați citirea indicatorului.
4. Aplicați o forță de tragere axială constantă în direcția opusă cu aceeași forță. Observați lectura.
5. Mișcarea totală a indicatorului între împingere și tragere este jocul axial al ansamblului lagăr suport.

Interpretare:

• Mai puțin de 0,005 mm: Acceptabil pentru majoritatea aplicațiilor CNC.
• 0,005–0,015 mm: limită. Verificați din nou starea șaibei de preîncărcare și cuplul piuliței de blocare înainte de a decide înlocuirea.
• Mai mult de 0,015 mm: Jocul lagărului contribuie la eroarea de poziționare. Investigați cauza înainte de reasamblare.

Ce vă spune măsurarea:

Dacă jocul este prezent, dar pistele rulmentului se simt netede atunci când sunt rotite cu mâna, cea mai probabilă cauză este o piuliță de blocare slăbită sau o șaibă de preîncărcare care s-a comprimat în timp. Strângeți din nou piulița de blocare la cuplul corect și verificați din nou. Dacă jocul revine într-o perioadă scurtă de funcționare, mașina de spălat s-a obosit și trebuie înlocuită.

Dacă jocul este prezent și rulmentul se simte aspru, crestat sau are oscilări radiale detectabile atunci când este rotit, rulmentul în sine este uzat și trebuie înlocuit. Reglarea preîncărcării pe un rulment uzat oferă doar îmbunătățiri temporare.

Preîncărcare corectă pentru rulmenții de susținere

Rulmenții de sprijin pe șuruburile cu bile sunt de obicei rulmenți cu contact unghiular instalați într-o configurație fixă-fixă sau fixă-liberă. Condiția corectă de instalare este o preîncărcare axială ușoară - suficientă pentru a elimina jocul intern și pentru a preveni slăbirea rulmentului sub sarcini inversoare, dar nu atât de mult încât să genereze căldură excesivă sau să reducă durata de viață a rulmentului.

Un rulment suport preîncărcat corect nu ar trebui să prezinte nicio mișcare axială detectabilă sub o forță manuală de 10–20 N aplicată la capătul arborelui. Arborele ar trebui să se rotească lin, fără crestături sau variații de rezistență. După ce rulează la viteza de funcționare timp de 15–30 de minute, carcasa rulmentului trebuie să fie caldă la atingere (30–50 de grade peste temperatura ambiantă), dar nu fierbinte.

Dacă se instalează un rulment de schimb, utilizați aceleași specificații pentru rulment ca și originalul. Rulmenții de contact unghiular pentru suportul șuruburilor cu bile sunt de obicei disponibili în configurații cu unghi de contact de 15 grade , 25 de grade sau 60 de grade - unghiul de contact inițial trebuie menținut, deoarece unghiurile diferite au capacitate de încărcare și rigiditate axială diferite.

Secțiunea 2: Inspecția și repararea distanței la piulițe

Jocul axial din piuliță este legat de uzură-, nu de reglare-, în același mod ca preîncărcarea rulmentului. Bilele și canalele din piuliță acumulează micro-uzură în timp, ceea ce crește treptat jocul intern dintre bilă și calea de rulare. Când acest joc devine suficient de mare, se afișează ca joc la masa mașinii - cel mai vizibil ca o eroare de poziție care apare numai atunci când axa inversează direcția.

Măsurarea jocului piuliței

Înainte de a măsura jocul piulițelor, verificați dacă jocul axial al rulmentului suport este în limitele specificațiilor (Secțiunea 1) și că toate șuruburile de conectare ale flanșei sunt strânse (Secțiunea 3). Oricare dintre acești factori, dacă este prezent, va contamina măsurarea jocului piuliței.

Procedură:

1. Montați indicatorul cadran pe masa mașinii (nu pe piuliță sau arbore), cu sonda contactând o referință fixă ​​de pe cadrul mașinii.
2. Conduceți axa la mijlocul cursei și opriți-vă.
3. Aplicați o sarcină axială ușoară pe masă în direcția pozitivă (împingere) și puneți la zero indicatorul.
4. Aplicați o sarcină axială ușoară în direcția negativă (tragere) cu aceeași forță.
5. Citirea indicatorului este jocul axial total din piuliță, presupunând că jocul lagărului a fost deja confirmat ca fiind în specificație.

Spațiul liber acceptabil depinde de aplicație. Pentru automatizarea generală cu precizie C7, până la 0,05 mm este adesea acceptabilă. Pentru prelucrarea CNC cu cerințe de precizie C5, jocul piulițelor ar trebui de obicei menținut sub 0,01–0,02 mm.

Piuliță dublă (seria DFU): reglarea jocului

Modelele cu piulițe duble--, cum ar fi seria DFU -, folosesc un distanțier de precizie între cele două jumătăți de piuliță pentru a genera preîncărcare internă. Când se dezvoltă jocul, distanțierul poate fi înlocuit cu unul puțin mai gros pentru a restabili preîncărcarea și a elimina jocul.

Creșterea necesară a grosimii distanțierului depinde de jocul măsurat și de geometria circuitului cu bile. Ca punct de pornire, o creștere a distanțierului de 1,5–2 ori spațiul de joc măsurat va restabili aproximativ jocul zero. Reglarea fină se face prin măsurarea jocului după fiecare schimbare a distanțierului până la atingerea țintei.

După reglare, rulați axa pe întreaga sa cursă la viteză normală și verificați temperatura piuliței. O piuliță dublă preîncărcată corect va rula cu 5–10 grade mai cald decât o piuliță simplă reglată-de joc. Dacă piulița rulează mult mai fierbinte decât aceasta după reglare, creșterea distanțierului a fost prea mare și preîncărcarea este excesivă - înapoi la următoarea dimensiune mai mică a distanțierului.

Rețineți că reglarea distanțierului poate compensa doar jocul cauzat de uzură. Dacă canalele de rulare prezintă sâmburi vizibile, descuamări sau deteriorări ale suprafeței, reglarea distanțierului nu va restabili precizia - ansamblul piuliței necesită înlocuire.

Piuliță simplă (serie SFU): când să reglați și când să înlocuiți

Modelele cu un singur-piuliță nu au un mecanism de reglare a distanțierului. Jocul intern este fixat de diametrul bilei și geometria canalului de rulare. Când jocul se dezvoltă din cauza uzurii, există două opțiuni:

Opțiunea 1 - Înlocuiește cu bile supradimensionate

Dacă uzura este minoră (degajare măsurată mai mică de 0,05 mm și nicio deteriorare vizibilă a căii de rulare), înlocuirea bilelor cu un diametru puțin mai mare poate restabili preîncărcarea internă și elimina jocul. Treptele standard de înlocuire a bilei sunt cu +0.025 mm și +0.050 mm peste diametrul nominal al bilei.

Înainte de a încerca acest lucru, inspectați canalele vizual și prin simțire. Treceți degetul de-a lungul axului șurubului expus în zona acoperită de piuliță. Pista de rulare trebuie să fie netedă și uniformă. Dacă simțiți creste, gropi sau rugozitate, înlocuirea bilei nu va restabili performanța - geometria pistei de rulare nu mai este corectă, indiferent de dimensiunea bilei.

La înlocuirea bilelor, toate bilele din circuit trebuie înlocuite cu același lot și același grad de supradimensionare. Amestecarea bilelor de diferite diametre - chiar și cu 0,005 mm - creează o distribuție inegală a sarcinii și accelerează uzura bilelor încărcate. Comandați un set complet de înlocuire, mai degrabă decât bile individuale.

După montarea bilelor supradimensionate, verificați cuplul de rulare prin rotirea axului cu mâna. Rezistența ar trebui să fie puțin mai mare decât înainte (presarcina a crescut), dar rotația ar trebui să fie lină pe toată cursa. Dacă arborele se simte strâns sau neregulat în orice moment, incrementul de supradimensionare este prea mare pentru starea reală de uzură - reveniți la incrementul mai mic.

Opțiunea 2 - Înlocuiți piulița sau ansamblul șurubului complet-și-piuliței

Dacă uzura canalului este vizibilă, dacă jocul măsurat depășește 0,05 mm sau dacă cerințele de precizie este C5 sau mai strânsă, ansamblul piuliței trebuie înlocuit în loc să fie reglat. Pentru seria SFU, piulițele de schimb sunt disponibile ca articole standard în stoc și pot fi instalate fără a înlocui arborele șurubului dacă arborele în sine nu este deteriorat.

Când comandați o piuliță de schimb, specificați diametrul nominal al șurubului, plumbul și tipul de piuliță. Dacă nu se cunoaște gradul de precizie inițial, măsurați diametrul arborelui șurubului și cablul cu un micrometru și un calibre de pas -, de obicei, acest lucru este suficient pentru a identifica înlocuirea corectă.

Secțiunea 3: Conexiunea flanșei și slăbirea mecanică

Șuruburile cu flanșă slăbite sunt una dintre sursele cel mai frecvent trecute cu vederea de joc aparent al șuruburilor cu bile. Piulița este montată pe căruciorul mașinii printr-o față de flanșă, fixată cu patru sau mai multe șuruburi cu cap. În timp, vibrațiile și sarcinile inverse pot îndepărta treptat aceste șuruburi, introducând spațiu între fața flanșei și cărucior.

Acest tip de slăbire este ușor de diagnosticat greșit ca joc al piuliței sau joc al lagărelor, deoarece simptomul - reacție la masă - este identic. Diferența este că slăbiciunea flanșei are o caracteristică: atunci când împingeți și trageți masa cu mâna în timp ce urmăriți corpul piuliței, piulița în sine se va mișca ușor în raport cu căruciorul dacă flanșa este slăbită. Cu jocul piuliței, corpul piuliței rămâne fix și arborele se mișcă în interiorul acestuia.

Procedura de inspectie:

1. Cu mașina staționară și servomotor activate, împingeți și trageți masa cu mâna în timp ce urmăriți interfața dintre flanșa piuliței și suprafața căruciorului.
2. Orice deschidere sau mișcare vizibilă la această interfață confirmă slăbirea flanșei.
3. Utilizați o cheie dinamometrică pentru a verifica fiecare șurub cu flanșă în raport cu specificațiile pentru dimensiunea și gradul respectiv. Nu vă bazați pe șuruburile cu flanșă de simțire - care se simt „strânse” cu mâna sunt adesea strânse mai puțin.
4. Dacă vreun șurub a fost slăbit, strângeți din nou toate șuruburile în cruce la cuplul specificat, apoi verificați din nou măsurarea jocului de masă.

Prevenire:Aplicați compus de blocare-filet pe șuruburile cu flanșă în timpul instalării inițiale și după orice reinstalare. Acest lucru nu împiedică îndepărtarea cu o cheie standard, dar previne slăbirea-indusă de vibrații.

Secţiunea 4: Lubrifiere - Diagnosticarea şi corectarea problemelor în service

Defecțiunile de lubrifiere la șuruburile cu bile aflate în funcțiune se prezintă diferit de problemele abordate la instalare. Într-o mașină care funcționează de luni sau ani, cele mai frecvente probleme de lubrifiere sunt epuizarea lubrifiantului, degradarea lubrifiantului și liniile de livrare blocate în sistemele centralizate.

Recunoașterea problemelor de lubrifiere

Cel mai timpuriu și mai fiabil indicator al unei probleme de lubrifiere este creșterea temperaturii la piuliță. Când pelicula de lubrifiant devine insuficientă, frecarea cu bila-crește și piulița se încinge. O temperatură de referință înregistrată la punerea în funcțiune - sau pur și simplu o temperatură constantă de funcționare observată de-a lungul timpului - face ca această tendință să fie detectabilă înainte de a provoca daune.

Alti indicatori:

• Creșterea zgomotului, în special un sunet cu frecvență mai mare-în timpul mișcării (nu rezonanța-de frecvență joasă a unei probleme de slăbire mecanică)
• Curent de antrenare crescut la viteză constantă, vizibil pe monitorul servomotor
• Variația rugozității sau a rezistenței atunci când axa este deplasată lent cu mâna cu unitățile dezactivate

Dacă oricare dintre acestea este prezent, nu continuați să rulați mașina la sarcină și viteză normale. Adăugați mai întâi lubrifiant și verificați din nou.

Adăugarea de lubrifiant la o instalație în funcțiune

Pentru o piuliță cu un grasor, injectați încet grăsime prin fiting, în timp ce axa este staționară. Utilizați același tip de lubrifiant care a fost folosit la instalare - nu amestecați tipurile de grăsime. O doză tipică de completare pentru o nucă SFU 2005 este de 0,3–0,5 grame; pentru un DFU 3210 mai mare, aproximativ 1–1,5 grame.

După ce adăugați unsoare, rulați axa prin mai multe cicluri lente de cursă completă-înainte de a reveni la funcționarea normală. Monitorizați temperatura nucilor timp de 15-30 de minute după reluarea vitezei normale. Dacă temperatura revine la valoarea de bază, problema de lubrifiere este rezolvată. Dacă rămâne ridicată, problema poate fi mai avansată - inspectați piulița pentru contaminare sau deteriorare.

Linii de lubrifiere centralizate blocate

La mașinile cu sisteme centralizate de lubrifiere cu ulei, blocajele în liniile de distribuție sau supapele de dozare sunt o cauză frecventă a defecțiunilor localizate de lubrifiere - sistemul pare să funcționeze, dar unul sau mai multe șuruburi cu bile nu primesc ulei adecvat.

Simptomele unei linii blocate sunt localizate: o axă este fierbinte sau zgomotoasă, în timp ce altele sunt normale. Pentru diagnosticare, deconectați linia de livrare de la racordul piuliței și declanșați un impuls de lubrifiere manual de la comanda mașinii. Uleiul ar trebui să curgă de la linia deconectată în câteva secunde. Lipsa curgerii sau fluxul foarte lent confirmă un blocaj.

Blocările apar cel mai adesea la supapele de dozare sau la piulița în sine, în special dacă lubrifiantul a fost schimbat fără spălarea sistemului. Eliminați blocajul prin deconectarea segmentului de linie afectat și suflarea cu aer comprimat cu presiune joasă-sau înlocuind supapa de dozare dacă nu poate fi curățată.

După curățare, reconectați linia, declanșați mai multe impulsuri de lubrifiere manuală și verificați debitul la racordul piuliței înainte de reconectare.

Contaminare în interiorul nucilor

Dacă mașina funcționează într-un mediu cu așchii de metal, lichid de răcire sau praf fin, contaminarea care intră în piuliță va accelera uzura și poate cauza defecțiuni bruște. Semnele de contaminare includ rezistența groasă atunci când axa este deplasată manual, grăsime închisă sau decolorată vizibilă la garniturile piulițelor și reapariția rapidă a jocului după reglare.

Dacă contaminarea este confirmată, piulița trebuie îndepărtată și curățată înainte de relubrifiere. Nu adăugați pur și simplu grăsime proaspătă peste grăsimea contaminată -, particulele vor continua să abraze canalele, indiferent de cantitatea de lubrifiant.

Starea etanșării piuliței trebuie verificată de fiecare dată când piulița este îndepărtată. Garniturile cu buze uzate sau deteriorate permit contaminarea să intre, indiferent de frecvența de lubrifiere. Garniturile de schimb sunt disponibile pentru majoritatea modelelor standard de piulițe și ar trebui înlocuite în mod normal ori de câte ori piulița este scoasă din mașină.

Secțiunea 5: Probleme legate de parametrii servomotor

Nu toate problemele șuruburilor cu bile sunt mecanice. Unele simptome de vibrație, crawling și instabilitate a poziționării își au cauza principală în setările parametrilor servomotor, mai degrabă decât în ​​componentele mecanice.

Distincția cheie este următoarea: problemele mecanice tind să fie consistente și repetabile - același simptom la aceeași poziție sau viteză, în fiecare ciclu. Problemele cu parametrii servo tind să fie variabile - simptomul se modifică odată cu viteza, sarcina sau temperatura, sau apare și dispare fără o cauză mecanică evidentă.

Câștigul buclei de poziție

Câștigul buclei de poziție (Kp) determină cât de agresiv răspunde servo la eroarea de poziție. Dacă Kp este setat prea mare pentru rigiditatea mecanică a axei - care se poate întâmpla după înlocuirea unui șurub cu bile, o modificare a sarcinii sau o modificare a orientării axei -, axa va oscila sau vibra, în special în timpul accelerației și decelerației, și în special la viteză mică.

Dacă acest model se potrivește cu simptomul observat, reduceți Kp cu 10-20% și retestați. Kp corectă este cea mai mare valoare care produce o mișcare stabilă, lină, fără oscilații pe toată gama de viteză și sarcină a aplicației.

Câștig și integrală a buclei de viteză

Câștigul buclei de viteză (Kv) și constanta de timp integrală controlează modul în care convertizorul răspunde la eroarea de viteză. Parametrii buclei de viteză nepotriviți provoacă târâi sau vânătoare la viteză mică - axa se mișcă într-o serie de mici smucituri, mai degrabă decât lin.

Acest simptom este adesea confundat cu jocul șurubului cu bile, deoarece ambele produc mișcare sacadată la inversare. Diferența: jocul produce o zonă moartă consistentă (o gamă de rotație a motorului fără mișcare a axei), în timp ce o problemă cu bucla de viteză produce o mișcare neregulată pe toată cursa, nu doar la inversare.

Când să apelați la expertiza servo

Reglarea parametrilor servo pe o unitate modernă este iterativă și necesită acces la funcțiile de monitorizare și de reglare automată-a unității. Descrierea de mai sus oferă un punct de pornire pentru diagnosticarea dacă problema este legată de parametri-, dar optimizarea completă ar trebui să fie făcută de cineva familiarizat cu sistemul de acționare specific utilizat.

Dacă parametrii servo au rămas neschimbați, dar a apărut o problemă după o reparație mecanică (înlocuirea rulmentului, înlocuirea piuliței sau reglarea preîncărcării), noua configurație mecanică are caracteristici de rigiditate diferite, iar parametrii unității vor trebui re-optimizați pentru noua stare.

Program de întreținere preventivă

Cea mai rentabilă întreținere-este cea care previne eșecurile, mai degrabă decât să răspundă la acestea. Programul de mai jos este un cadru de pornire - intervalele corecte pentru o anumită mașină depind de ciclul său de funcționare, mediu și cerințele de precizie și ar trebui ajustate pe baza experienței reale cu acea mașină.

Când inspecția arată că este necesară înlocuirea

Unele condiții nu pot fi corectate prin reglare sau relubrifiere. Dacă inspecția dezvăluie oricare dintre următoarele, componenta afectată ar trebui înlocuită în loc să fie readusă în funcțiune:

• Sâmbături vizibile, descuamări sau spărturi pe calea de rulare a arborelui șurubului sau în interiorul piuliței
• Decolorarea mingii (nuanțarea albastră sau maro indică deteriorarea termică din cauza eșecului lubrifierii)
• Axul șurubului cu arc vizibil sau deteriorarea profilului filetului
• Rulmenți susținați cu rotație aspră sau crestată care nu se îmbunătățește după curățare și relubrifiere
• Garnituri de piuliță care sunt rupte, întărite sau nu mai intră în contact cu arborele

Pentru seriile SFU și DFU, piulițele de schimb sunt stocate ca articole standard și pot fi instalate pe arborele șurub existent dacă arborele nu este deteriorat, ceea ce evită costul și timpul de nefuncționare a înlocuirii întregului ansamblu.