Inspektions- och underhållsguide för kulskruv

Börja här: Matcha ditt symptom till en orsak

Innan du demonterar något, identifiera vad maskinen faktiskt gör. Samma komponent - ett slitet stödlager, till exempel - kan ge olika symptom beroende på hur det har misslyckats. Att arbeta från symtomet bakåt är snabbare och mer tillförlitligt än att kontrollera varje komponent i sekvens.

Använd denna tabell som din ingångspunkt. Avsnitt 1 till 5 nedan tar upp ett område i detalj.

Avsnitt 1: Axialt spel för stödlager

Stödlager håller skruvaxeln i fast axiellt läge i varje ände. När de utvecklar glapp - på grund av lösa låsmuttrar, slitna lager eller felaktig förspänning - rör sig själva skruvaxeln axiellt under belastning. Denna axiella rörelse går direkt över i positioneringsfel och är en av de vanligaste orsakerna till glapp i CNC-maskiner.

Hur man mäter axiellt spel korrekt

Mätningen måste göras på skruvaxeln direkt, inte på muttern eller maskinbordet. Att mäta vid bordet kombinerar flera felkällor och gör det omöjligt att isolera lagret.

Utrustning som behövs:Magnetisk-basindikator, 0,001 mm upplösning eller bättre.

Förfarande:

1. Montera mätklockan på en fast referensyta - maskinramen eller en tung fixtur skruvad i bordet. Sondspetsen ska komma i kontakt med skruvaxelns ändyta, centrerad på axelns axel.
2. Lås muttern så att den inte kan röra sig längs axeln under testet. Låt inte muttern ge den axiella reaktionskraften - detta skulle belasta muttern snarare än lagret.
3. Applicera en stadig axiell tryckkraft på axeln för hand, cirka 10–20N. Notera indikatoravläsningen.
4. Applicera en jämn axiell dragkraft i motsatt riktning med samma kraft. Notera läsningen.
5. Den totala indikatorrörelsen mellan tryck och drag är det axiella spelet för stödlagerenheten.

Tolkning:

• Mindre än 0,005 mm: Acceptabel för de flesta CNC-applikationer.
• 0,005–0,015 mm: Borderline. Kontrollera igen förspänningsbrickans tillstånd och låsmutterns vridmoment innan du bestämmer dig för byte.
• Mer än 0,015 mm: Lagerspelet bidrar till positioneringsfel. Undersök orsaken innan du sätter ihop det igen.

Vad mätningen säger dig:

Om spel är närvarande men lagerbanorna känns jämna när de roteras för hand, är den mest troliga orsaken en lös låsmutter eller en förspänningsbricka som har komprimerats över tiden. Dra åt låsmuttern till rätt vridmoment och kontrollera igen. Om spelet återkommer inom en kort driftsperiod har tvättmaskinen tröttnat och behöver bytas ut.

Om det finns glapp och lagret känns grovt, hackigt eller har detekterbar radiell vinkling när det roteras, är själva lagret slitet och behöver bytas ut. Justering av förspänning på ett slitet lager ger endast tillfällig förbättring.

Korrekt förspänning för stödlager

Stödlager på kulskruvar är vanligtvis vinkelkontaktlager installerade i en fast-fixerad eller fast-fri konfiguration. Det korrekta installationsförhållandet är en liten axiell förspänning - som är tillräckligt för att eliminera internt spel och förhindra att lagret lossnar under reverserande belastningar, men inte så mycket att det genererar överdriven värme eller minskar lagrets livslängd.

Ett korrekt förspänt stödlager bör inte visa någon detekterbar axiell rörelse under en 10–20N handkraft som appliceras på axeländen. Axeln ska rotera mjukt utan hack eller motståndsvariationer. Efter att ha körts med arbetshastighet i 15–30 minuter, ska lagerhuset vara varmt vid beröring (30–50 grader över omgivningen) men inte varmt.

Om ett ersättningslager installeras, använd samma lagerspecifikation som originalet. Vinkelkontaktlager för kulskruvstöd är vanligtvis tillgängliga i 15 graders, 25 graders eller 60 graders kontaktvinkelkonfigurationer - den ursprungliga kontaktvinkeln måste bibehållas, eftersom olika vinklar har olika axiell belastningskapacitet och styvhet.

Avsnitt 2: Inspektion och reparation av mutterspel

Axiella spelet i muttern är-relaterat för slitage, inte justerings-relaterat på samma sätt som lagerförspänning. Kulorna och löpbanorna i muttern ackumuleras mikro-slitage över tiden, vilket gradvis ökar det inre spelet mellan kulan och löpbanan. När detta spel blir tillräckligt stort visas det som glapp vid maskinbordet - mest synligt som ett positionsfel som bara uppträder när axeln byter riktning.

Mätning av mutterspel

Innan mutterspelet mäts, kontrollera att stödlagrets axiella spel är inom specifikationen (avsnitt 1) ​​och att alla flänsanslutningsskruvar är åtdragna (avsnitt 3). Endera av dessa faktorer, om de är närvarande, kommer att kontaminera mätningen av mutterspel.

Förfarande:

1. Montera mätklockan på maskinbordet (inte på muttern eller axeln), med sonden i kontakt med en fast referens på maskinramen.
2. Kör axeln till mitten av dess färd och stanna.
3. Applicera en lätt axiell belastning på bordet i positiv riktning (tryck) och nollställ indikatorn.
4. Applicera en lätt axiell belastning i negativ riktning (drag) med samma kraft.
5. Indikatoravläsningen är det totala axiella spelet i muttern, förutsatt att lagerspelet redan har bekräftats vara inom specifikationen.

Acceptabelt utrymme beror på applikationen. För allmän automatisering med C7-precision är upp till 0,05 mm ofta acceptabelt. För CNC-bearbetning med C5-precisionskrav bör mutterspelet normalt hållas under 0,01–0,02 mm.

Dubbelmutter (DFU-serien): speljustering

Dubbla-mutterkonstruktioner - som DFU-serien - använder ett precisionsavstånd mellan de två mutterhalvorna för att generera intern förspänning. När spelet utvecklas kan distansen ersättas med en något tjockare för att återställa förspänningen och eliminera spelet.

Ökningen av distansens tjocklek som krävs beror på det uppmätta spelet och kulkretsens geometri. Som utgångspunkt kommer en spridningsökning på 1,5–2 gånger det uppmätta spelet att ungefär återställa nollspel. Finjustering görs genom att mäta spelet efter varje distansbyte tills målet nås.

Efter justering, kör axeln genom dess fulla slag med normal hastighet och kontrollera muttertemperaturen. En korrekt förspänd dubbelmutter kommer att gå 5–10 grader varmare än en spelmutter-justerad. Om muttern blir betydligt varmare än så efter justering, var distansens ökning för stor och förspänningen är överdriven - tillbaka till nästa mindre distansstorlek.

Observera att distansjustering endast kan kompensera för spel som orsakas av slitage. Om löpbanorna visar synliga gropbildningar, flagningar eller ytskador, kommer distansjusteringen inte att återställa noggrannheten - mutterenheten behöver bytas ut.

Enkel mutter (SFU-serien): när ska justeras och när ska bytas

Enstaka-mutterkonstruktioner har ingen mekanism för justeringsmekanism. Det inre spelrummet är fixerat av kuldiametern och löpbanans geometri. När spelet utvecklas på grund av slitage finns det två alternativ:

Alternativ 1 - Ersätt med överdimensionerade bollar

Om slitaget är mindre (uppmätt spelrum mindre än 0,05 mm och inga synliga skador på löpbanan), kan byte av kulorna med en något större diameter återställa den inre förspänningen och eliminera spelet. Standardinkrement för kulbyte är +0.025mm och +0.050mm över den nominella kuldiametern.

Innan du försöker detta, inspektera löpbanorna visuellt och genom att känna. Dra fingret längs den exponerade skruvaxeln i området som täcktes av muttern. Banan ska kännas jämn och enhetlig. Om du kan känna åsar, gropbildning eller ojämnhet, återställer inte bollbyte prestanda - löpbanans geometri är inte längre korrekt oavsett bollstorlek.

Vid byte av bollar måste alla bollar i kretsen bytas ut mot samma batch och samma överdimensionerade kvalitet. Att blanda kulor med olika diametrar - även med 0,005 mm - skapar ojämn lastfördelning och påskyndar slitaget på de laddade kulorna. Beställ ett komplett ersättningsset istället för individuella bollar.

Efter att ha monterat överdimensionerade kulor, kontrollera löpmomentet genom att rotera axeln för hand. Motståndet bör vara något högre än tidigare (förspänningen har ökat) men rotationen ska vara jämn under hela rörelsen. Om skaftet känns stramt eller oregelbundet vid något tillfälle, är överdimensioneringen för stor för det faktiska slitaget - gå tillbaka till det mindre steget.

Alternativ 2 - Byt ut muttern eller hela skruven-och-mutterenheten

Om slitaget på löpbanan är synligt, om det uppmätta spelet överstiger 0,05 mm, eller om noggrannhetskravet är C5 eller hårdare, ska mutterenheten bytas ut istället för att justeras. För SFU-serien finns utbytesmuttrar som standard i lager och kan installeras utan att byta ut skruvaxeln om själva axeln är oskadad.

När du beställer en ersättningsmutter, ange skruvens nominella diameter, ledning och muttertyp. Om den ursprungliga precisionsgraden inte är känd, mät skruvaxelns diameter och ledare med en mikrometer och stigningsmätare - detta är vanligtvis tillräckligt för att identifiera rätt ersättning.

Avsnitt 3: Flänsanslutning och mekanisk löshet

Lösa flänsskruvar är en av de oftast förbisedda källorna till uppenbart kulskruvsspel. Muttern är monterad på maskinvagnen via en flänsyta, fäst med fyra eller flera skruvskruvar. Med tiden kan vibrationer och reverserande belastningar gradvis dra tillbaka dessa skruvar, vilket skapar spel mellan flänsytan och vagnen.

Denna typ av löshet är lätt att feldiagnostisera som nötfrigång eller lagerspel, eftersom symtomet - bakslag vid bordet - är identiskt. Skillnaden är att flänsens löshet har en egenskap: när du trycker och drar bordet för hand medan du tittar på mutterkroppen kommer själva muttern att röra sig något relativt vagnen om flänsen är lös. Med mutterspel förblir mutterkroppen fixerad och axeln rör sig inuti den.

Inspektionsförfarande:

1. Med maskinen stationär och servodrift aktiverad, tryck och dra bordet för hand medan du tittar på gränssnittet mellan mutterflänsen och vagnens yta.
2. Alla synliga spaltöppningar eller rörelser vid detta gränssnitt bekräftar att flänsen är lös.
3. Använd en momentnyckel för att kontrollera varje flänsskruv mot specifikationen för den skruvstorleken och -klassen. Lita inte på känsla - flänsskruvar som känns "snäva" för hand är ofta undervridna.
4. Om någon skruv var lös, dra åt alla skruvar i ett korsmönster till det specificerade vridmomentet och kontrollera sedan mätningen av bordets spelrum igen.

Förebyggande:Applicera gäng-låsningsmassa på flänsskruvarna under den första installationen och efter eventuell ominstallation. Detta förhindrar inte borttagning med en vanlig skiftnyckel men förhindrar att vibrationer -inducerats loss.

Avsnitt 4: Smörjning - Diagnostisera och korrigera problem under service

Smörjfel i kulskruvar i drift uppvisar annorlunda än de problem som behandlas vid installationen. I en maskin som har körts i månader eller år är de vanligaste smörjproblemen utarmning av smörjmedel, nedbrytning av smörjmedel och blockerade leveransledningar i centraliserade system.

Känner igen smörjproblem

Den tidigaste och mest pålitliga indikatorn på ett smörjproblem är en temperaturhöjning vid muttern. När smörjfilmen blir otillräcklig ökar kul-racebanfriktionen och muttern blir varmare. En baslinjetemperatur registrerad vid idrifttagningen - eller helt enkelt en konsekvent drifttemperatur som observerats över tiden - gör att denna trend kan upptäckas innan den orsakar skada.

Andra indikatorer:

• Bullerökning, särskilt ett högre-ljud under rörelse (inte den lågfrekventa-resonansen för ett problem med mekanisk löshet)
• Ökad drivström vid konstant hastighet, synlig i servodrivningsmonitorn
• Grovhet eller motståndsvariation när axeln förflyttas långsamt för hand med drivningar inaktiverade

Om något av dessa finns, fortsätt inte att köra maskinen med normal belastning och hastighet. Tillsätt smörjmedel först och kontrollera igen.

Tillsätter smörjmedel till en pågående installation

För en mutter med en smörjnippel, injicera fett långsamt genom kopplingen medan axeln är stationär. Använd samma typ av smörjmedel som användes vid installationen - blanda inte fetttyper. En typisk påfyllnadsdos för en SFU 2005-nöt är 0,3–0,5 gram; för en större DFU 3210, cirka 1–1,5 gram.

Efter att ha lagt till fett, kör axeln genom flera långsamma fulla-taktcykler innan du återgår till normal drift. Övervaka muttertemperaturen i 15–30 minuter efter att ha återupptagit normal hastighet. Om temperaturen återgår till baslinjen är smörjproblemet löst. Om den förblir förhöjd kan problemet vara mer avancerat - inspektera muttern för kontaminering eller skada.

Blockerade centraliserade smörjledningar

På maskiner med centraliserade oljesmörjsystem är blockeringar i distributionsledningarna eller doseringsventilerna en vanlig orsak till lokalt smörjfel - systemet verkar fungera, men en eller flera kulskruvar får inte tillräckligt med olja.

Symtom på en blockerad linje är lokaliserade: en axel är varm eller bullrig medan andra är normala. För att diagnostisera, koppla loss matningsledningen vid mutterkopplingen och utlösa en smörjpuls manuellt från maskinkontrollen. Olja bör flöda från den frånkopplade ledningen inom några sekunder. Inget flöde, eller mycket långsamt flöde, bekräftar en blockering.

Blockeringar uppstår oftast vid doseringsventilerna eller vid själva mutterfästet, särskilt om smörjmedlet byttes utan att systemet spolas. Rensa blockeringen genom att koppla bort det berörda ledningssegmentet och blåsa igenom med tryckluft med lågt-tryck, eller genom att byta ut doseringsventilen om den inte kan rensas.

Efter rensning, anslut ledningen igen, utlös flera manuella smörjpulser och verifiera flödet vid mutterkopplingen innan du återansluter.

Kontaminering inuti muttern

Om maskinen arbetar i en miljö med metallspån, kylvätska eller fint damm, kommer föroreningar som kommer in i muttern att påskynda slitaget och orsaka plötsliga fel. Tecken på förorening inkluderar grusigt motstånd när axeln flyttas för hand, mörkt eller missfärgat fett synligt vid muttertätningarna och snabbt återkommande spel efter justering.

Om kontaminering bekräftas ska muttern tas bort och rengöras före eftersmörjning. Lägg inte helt enkelt nytt fett ovanpå förorenat fett -, partiklarna kommer att fortsätta att nöta löpbanorna oavsett mängd smörjmedel.

Muttertätningens skick bör kontrolleras när muttern tas bort. Slitna eller skadade läpptätningar tillåter föroreningar att komma in oavsett smörjningsfrekvens. Ersättningstätningar finns tillgängliga för de flesta standardmutterkonstruktioner och bör bytas ut som en självklarhet när muttern är borta från maskinen.

Avsnitt 5: Problem med servodrivningsparametrar

Alla problem med kulskruvar är inte mekaniska. Vissa symptom på vibration, krypning och positionsinstabilitet har sin grundorsak i servodrivningsparameterinställningar snarare än i de mekaniska komponenterna.

Den viktigaste skillnaden är denna: mekaniska problem tenderar att vara konsekventa och repeterbara - samma symptom vid samma position eller hastighet, varje cykel. Servoparameterproblem tenderar att vara variabla - symptomen ändras med hastighet, belastning eller temperatur, eller så dyker det upp och försvinner utan uppenbar mekanisk orsak.

Positionsloopförstärkning

Positionsslingans förstärkning (Kp) bestämmer hur aggressivt servo reagerar på positionsfel. Om Kp är inställt för högt för den mekaniska styvheten hos axeln - vilket kan inträffa efter ett byte av kulskruv, en förändring i belastningen eller en förändring av axelorienteringen - kommer axeln att svänga eller vibrera, särskilt under acceleration och retardation, och särskilt vid låg hastighet.

Om detta mönster stämmer överens med det symptom som observeras, minska Kp med 10–20 % och testa igen. Rätt Kp är det högsta värdet som ger en stabil, jämn rörelse utan oscillering genom hela applikationens hastighet och belastningsområde.

Hastighetsloopförstärkning och integral

Hastighetsslingans förstärkning (Kv) och den integrerade tidskonstanten styr hur frekvensomriktaren reagerar på hastighetsfel. Felanpassade parametrar för hastighetsslingor producerar genomsökning eller jakt i låg hastighet - axeln rör sig i en serie små ryck snarare än smidigt.

Detta symptom förväxlas ofta med kulskruvsspel eftersom båda ger ryckiga rörelser vid reversering. Skillnaden: glapp ger en konsekvent dödzon (ett område av motorrotation utan axelrörelse), medan ett problem med hastighetsslingor ger oregelbunden rörelse under hela slaget, inte bara vid omkastning.

När ska man kalla in servoexpertis

Servoparameterjustering på en modern enhet är iterativ och kräver åtkomst till enhetens övervaknings- och automatiska-inställningsfunktioner. Beskrivningen ovan ger en startpunkt för att diagnostisera om problemet är parameter-relaterat, men fullständig optimering bör göras av någon som är bekant med det specifika drivsystemet som används.

Om servoparametrarna var oförändrade men ett problem har uppstått efter en mekanisk reparation (byte av lager, byte av mutter eller förspänningsjustering), har den nya mekaniska konfigurationen olika styvhetsegenskaper och drivparametrarna måste om-optimeras för det nya tillståndet.

Schema för förebyggande underhåll

Det mest kostnadseffektiva-underhållet är sådant som förhindrar fel snarare än att reagera på dem. Schemat nedan är en startram - de korrekta intervallen för en specifik maskin beror på dess driftcykel, miljö och precisionskrav och bör justeras baserat på faktiska erfarenheter av den maskinen.

När inspektionen visar att byte behövs

Vissa förhållanden kan inte korrigeras genom justering eller eftersmörjning. Om inspektionen avslöjar något av följande ska den berörda komponenten bytas ut istället för att återställas i drift:

• Synlig gropbildning, flagning eller spjälkning på skruvaxelns löpbana eller inuti muttern
• Kulans missfärgning (blå eller brun nyans indikerar värmeskador från smörjfel)
• Skruva axeln med synlig båge eller skada på gängprofilen
• Stödlager med grov eller hackig rotation som inte förbättras efter rengöring och eftersmörjning
• Muttertätningar som är trasiga, härdade eller inte längre kommer i kontakt med axeln

För SFU- och DFU-serierna finns utbytesmuttrar i lager som standardartiklar och kan installeras på den befintliga skruvaxeln om axeln är oskadad, vilket undviker kostnaden och stilleståndstiden för att byta ut hela enheten.