Inspeksjons- og vedlikeholdsveiledning for kuleskruer

Start her: Match symptomet ditt til en årsak

Før du demonterer noe, identifiser hva maskinen faktisk gjør. Den samme komponenten - et slitt støttelager, for eksempel - kan gi forskjellige symptomer avhengig av hvordan det har sviktet. Å jobbe fra symptom bakover er raskere og mer pålitelig enn å sjekke hver komponent i rekkefølge.

Bruk denne tabellen som inngangspunkt. Avsnitt 1 til 5 nedenfor tar for seg ett område i detalj.

Seksjon 1: Aksialspill for støttelager

Støttelagre holder skrueakselen i fast aksial posisjon i hver ende. Når de utvikler slør - på grunn av løse låsemuttere, slitte løper eller feil forspenning - beveger skrueakselen seg aksialt under belastning. Denne aksiale bevegelsen går direkte over i posisjoneringsfeil og er en av de vanligste årsakene til tilbakeslag i CNC-maskiner.

Hvordan måle aksialt slark riktig

Målingen må tas direkte på skrueakselen, ikke på mutteren eller maskinbordet. Måling ved bordet kombinerer flere feilkilder og gjør det umulig å isolere lageret.

Nødvendig utstyr:Magnetisk-basishjulindikator, 0,001 mm oppløsning eller bedre.

Prosedyre:

1. Monter måleuret på en fast referanseflate - maskinrammen eller en tung armatur boltet til bordet. Probespissen skal være i kontakt med endeflaten på skrueakselen, sentrert på akselens akse.
2. Lås mutteren slik at den ikke kan bevege seg langs akselen under testen. Ikke la mutteren gi den aksiale reaksjonskraften - dette vil belaste mutteren i stedet for lageret.
3. Påfør en jevn aksial skyvekraft på akselen for hånd, omtrent 10–20N. Legg merke til indikatoravlesningen.
4. Påfør en jevn aksial trekkkraft i motsatt retning med samme kraft. Legg merke til lesningen.
5. Den totale indikatorbevegelsen mellom skyv og drag er det aksiale spillet til støttelagerenheten.

Tolkning:

• Mindre enn 0,005 mm: Akseptabelt for de fleste CNC-applikasjoner.
• 0,005–0,015 mm: Borderline. Kontroller forspenningsskivens tilstand og låsemuttermomentet på nytt før du bestemmer deg for utskifting.
• Mer enn 0,015 mm: Lagerspill bidrar til posisjoneringsfeil. Undersøk årsaken før du monterer den igjen.

Hva målingen forteller deg:

Hvis det er slark, men lagerringene føles jevne når de roteres for hånd, er den mest sannsynlige årsaken en løs låsemutter eller en forspenningsskive som har komprimert over tid. Stram låsemutteren til riktig moment og kontroller på nytt. Hvis leken kommer tilbake innen en kort driftsperiode, er vaskemaskinen sliten og må skiftes ut.

Hvis det er slark og lageret føles grovt, hakk eller har detekterbar radiell slingring når det roteres, er selve lageret slitt og må skiftes ut. Justering av forspenning på et slitt lager gir kun midlertidig forbedring.

Riktig forspenning for støttelager

Støttelagre på kuleskruer er vanligvis vinkelkontaktlagre installert i en fast-fast eller fast-fri konfigurasjon. Riktig installasjonstilstand er en liten aksial forspenning - nok til å eliminere intern klaring og forhindre at lageret løsner under reverserende belastninger, men ikke så mye at det genererer overdreven varme eller reduserer lagerets levetid.

Et korrekt forhåndsspent støttelager skal ikke vise noen detekterbar aksial bevegelse under en 10–20N håndkraft påført akselenden. Akselen skal rotere jevnt uten hakk eller motstandsvariasjoner. Etter å ha kjørt med driftshastighet i 15–30 minutter, skal lagerhuset være varmt å ta på (30–50 grader over omgivelsestemperaturen), men ikke varmt.

Hvis et erstatningslager installeres, bruk samme lagerspesifikasjon som originalen. Vinkelkontaktlagre for kuleskruestøtte er vanligvis tilgjengelige i 15 grader , 25 grader eller 60 graders kontaktvinkelkonfigurasjoner - den opprinnelige kontaktvinkelen må opprettholdes, siden forskjellige vinkler har ulik aksial belastningskapasitet og stivhet.

Del 2: Inspeksjon og reparasjon av mutterklaring

Aksialklaring i mutteren er-relatert til slitasje, ikke justering-relatert på samme måte som lagerforspenning. Kulene og løpebanene i mutteren akkumulerer mikro-slitasje over tid, noe som gradvis øker den indre klaringen mellom kule og løpebane. Når denne klaringen blir stor nok, vises den som tilbakeslag ved maskinbordet - mest synlig som en posisjonsfeil som bare vises når aksen snur retning.

Måler mutterklaring

Før måling av mutterklaring, kontroller at støttelagerets aksiale klaring er innenfor spesifikasjonen (avsnitt 1) ​​og at alle flensforbindelsesskruene er stramme (avsnitt 3). Hver av disse faktorene, hvis de er til stede, vil forurense mutterklaringsmålingen.

Prosedyre:

1. Monter viseren på maskinbordet (ikke på mutteren eller akselen), med sonden i kontakt med en fast referanse på maskinrammen.
2. Kjør aksen til midtpunktet av bevegelsen og stopp.
3. Påfør en lett aksial belastning på bordet i positiv retning (skyv) og null indikatoren.
4. Påfør en lett aksial belastning i negativ retning (trekk) med samme kraft.
5. Indikatoravlesningen er den totale aksiale klaringen i mutteren, forutsatt at lagerspillet allerede er bekreftet å være innenfor spesifikasjonen.

Akseptabel klaring avhenger av applikasjonen. For generell automatisering med C7-presisjon er opptil 0,05 mm ofte akseptabelt. For CNC-bearbeiding med C5-presisjonskrav, bør mutterklaring vanligvis holdes under 0,01–0,02 mm.

Dobbel mutter (DFU-serien): klaringsjustering

Dobbel-mutterdesign - slik som DFU-serien - bruker et presisjonsavstandsstykke mellom de to mutterhalvdelene for å generere intern forhåndsbelastning. Når det utvikles klaring, kan avstandsstykket erstattes med en litt tykkere for å gjenopprette forhåndsbelastningen og eliminere klaringen.

Økningen av avstandsstykkets tykkelse avhenger av den målte klaringen og kulekretsgeometrien. Som et utgangspunkt vil en avstandsøkning på 1,5–2 ganger den målte klaringen omtrent gjenopprette null klaring. Finjustering gjøres ved å måle klaring etter hvert avstandsskifte til målet er nådd.

Etter justering kjører du aksen gjennom hele slaget med normal hastighet og kontrollerer muttertemperaturen. En korrekt forhåndslastet dobbel mutter vil gå 5–10 grader varmere enn en klaringsjustert enkeltmutter. Hvis mutteren blir betydelig varmere enn dette etter justering, var avstandsøkningen for stor og forhåndsbelastningen er for stor - tilbake til neste mindre avstandsstykkestørrelse.

Merk at avstandsjustering kun kan kompensere for klaring forårsaket av slitasje. Hvis løpebanene viser synlige gropdannelser, avflassing eller skader på overflaten, vil ikke avstandsjustering gjenopprette nøyaktigheten - mutterenheten må skiftes ut.

Enkel mutter (SFU-serien): når skal justeres og når skal skiftes

Enkelt-mutterdesign har ikke en avstandsjusteringsmekanisme. Den interne klaringen er festet av kulediameteren og løpebanegeometrien. Når klaring utvikles på grunn av slitasje, er det to alternativer:

Alternativ 1 - Erstatt med store baller

Hvis slitasjen er liten (målt klaring mindre enn 0,05 mm og ingen synlig skade på løpebanen), kan bytte av kuler med litt større diameter gjenopprette intern forspenning og eliminere klaring. Standard kulebyttetrinn er +0.025mm og +0.050mm over den nominelle kulediameteren.

Før du prøver dette, inspiser løpebanene visuelt og etter følelse. Før fingeren langs den synlige skrueakselen i området som var dekket av mutteren. Løpebanen skal føles jevn og jevn. Hvis du kan føle rygger, groper eller ruhet, vil ikke ballerstatning gjenopprette ytelsen - banegeometrien er ikke lenger korrekt uavhengig av ballstørrelse.

Ved utskifting av baller skal alle baller i kretsen byttes ut med samme batch og samme oversize karakter. Blanding av kuler med forskjellige diametre - selv med 0,005 mm - skaper ulik lastfordeling og akselererer slitasjen på de belastede kulene. Bestill et komplett erstatningssett i stedet for individuelle baller.

Etter å ha montert overdimensjonerte kuler, kontroller kjøremomentet ved å rotere akselen for hånd. Motstanden skal være litt høyere enn før (forspenningen har økt), men rotasjonen skal være jevn gjennom hele vandringen. Hvis skaftet føles stramt eller uregelmessig på noe tidspunkt, er overdimensjoneringen for stor for den faktiske slitasjetilstanden - gå tilbake til den mindre økningen.

Alternativ 2 - Skift ut mutteren eller hele skruen-og-mutterenheten

Hvis slitasje på løpebanen er synlig, hvis den målte klaringen overstiger 0,05 mm, eller hvis nøyaktighetskravet er C5 eller strammere, bør mutterenheten byttes i stedet for å justeres. For SFU-serien er erstatningsmuttere tilgjengelig som standard lagervarer og kan monteres uten å bytte ut skrueakselen hvis selve akselen er uskadet.

Når du bestiller en erstatningsmutter, spesifiser skruens nominelle diameter, ledning og muttertype. Hvis den opprinnelige presisjonsgraden ikke er kjent, mål skrueakselens diameter og ledning med et mikrometer og stigningsmåler -, dette er vanligvis tilstrekkelig til å identifisere riktig erstatning.

Seksjon 3: Flenstilkobling og mekanisk løshet

Løse flensskruer er en av de hyppigst oversett kildene til åpenbar kuleskrueklaring. Mutteren er montert på maskinvognen via en flensflate, festet med fire eller flere hodeskruer. Over tid kan vibrasjoner og reverserende belastninger gradvis trekke disse skruene ut, og innføre klaring mellom flensflaten og vognen.

Denne typen løshet er lett å feildiagnostisere som mutterklaring eller lagerspill, fordi symptomet - tilbakeslag ved bordet - er identisk. Forskjellen er at flensløshet har en karakteristikk: når du skyver og drar bordet for hånd mens du ser på mutterkroppen, vil selve mutteren bevege seg litt i forhold til vognen hvis flensen er løs. Med mutterklaring forblir mutterkroppen fast og akselen beveger seg inne i den.

Inspeksjonsprosedyre:

1. Med maskinen stasjonær og servodrift aktivert, skyv og trekk bordet for hånd mens du ser på grensesnittet mellom mutterflensen og vognoverflaten.
2. Enhver synlig spalteåpning eller bevegelse ved dette grensesnittet bekrefter flensløshet.
3. Bruk en momentnøkkel for å kontrollere hver flensskrue mot spesifikasjonen for den skruestørrelsen og -kvaliteten. Ikke stol på at --flensskruer som føles "tilsittende" for hånd, ofte trekkes til.
4. Hvis en skrue var løs, stram alle skruene i et kryssmønster til spesifisert tiltrekkingsmoment, og kontroller deretter målingen av bordklaringen på nytt.

Forebygging:Påfør gjenge-låsemasse på flensskruene under første installasjon og etter eventuell reinstallering. Dette forhindrer ikke fjerning med en standardnøkkel, men forhindrer at vibrasjoner -løsner.

Del 4: Smøring - Diagnostisering og korrigering av problemer under bruk

Smørefeil i kuleskruer i drift viser seg annerledes enn problemene som ble adressert ved installasjon. I en maskin som har vært i drift i måneder eller år, er de vanligste smøreproblemene utarming av smøremiddel, nedbrytning av smøremiddel og blokkerte leveringslinjer i sentraliserte systemer.

Gjenkjenner smøreproblemer

Den tidligste og mest pålitelige indikatoren på et smøreproblem er en temperaturøkning ved mutteren. Når smørefilmen blir utilstrekkelig, øker kule-banefriksjonen, og mutteren blir varmere. En basistemperatur registrert ved igangkjøring - eller ganske enkelt en konsistent driftstemperatur observert over tid - gjør denne trenden oppdages før den forårsaker skade.

Andre indikatorer:

• Økning av støy, spesielt en høyere-lyd under bevegelse (ikke den lavfrekvente-resonansen til et problem med mekanisk løshet)
• Økt drivstrøm ved konstant hastighet, synlig i servodriftsmonitoren
• Ruhet eller motstandsvariasjon når aksen beveges sakte for hånd med drivverk deaktivert

Hvis noen av disse er til stede, må du ikke fortsette å kjøre maskinen med normal belastning og hastighet. Tilsett smøremiddel først og kontroller på nytt.

Tilsetting av smøremiddel til en kjørende installasjon

For en mutter med smørenipling, injiser fett sakte gjennom fittingen mens aksen er stasjonær. Bruk samme smøremiddeltype som ble brukt ved installasjonen - ikke bland fetttyper. En typisk påfyllingsdose for en SFU 2005-nøtt er 0,3–0,5 gram; for en større DFU 3210, omtrent 1–1,5 gram.

Etter å ha lagt til fett, kjør aksen gjennom flere langsomme full-sykluser før du går tilbake til normal drift. Overvåk muttertemperaturen i 15–30 minutter etter at du har gjenopptatt normal hastighet. Hvis temperaturen går tilbake til grunnlinjen, er smøreproblemet løst. Hvis den forblir forhøyet, kan problemet være mer avansert - inspiser mutteren for forurensning eller skade.

Blokkerte sentraliserte smørelinjer

På maskiner med sentraliserte oljesmøresystemer er blokkeringer i distribusjonsledningene eller måleventiler en vanlig årsak til lokalisert smøresvikt - systemet ser ut til å fungere, men en eller flere kuleskruer får ikke tilstrekkelig olje.

Symptomer på en blokkert linje er lokalisert: én akse er varm eller støyende mens andre er normale. For å diagnostisere, koble fra leveringsledningen ved mutterkoblingen og utløs en smørepuls manuelt fra maskinkontrollen. Olje skal strømme fra den frakoblede ledningen innen noen få sekunder. Ingen flyt, eller veldig sakte flyt, bekrefter en blokkering.

Blokkeringer oppstår oftest ved doseringsventilene eller ved selve mutterfestet, spesielt hvis smøremiddelet ble skiftet uten å skylle systemet. Fjern blokkeringen ved å koble fra det berørte linjesegmentet og blåse gjennom med trykkluft med lavt-trykk, eller ved å skifte ut måleventilen hvis den ikke kan fjernes.

Etter tømning, koble til ledningen igjen, utløs flere manuelle smørepulser, og kontroller flyten ved mutterfestingen før du kobler til igjen.

Forurensning inne i mutteren

Hvis maskinen opererer i et miljø med metallspon, kjølevæske eller fint støv, vil forurensning som kommer inn i mutteren fremskynde slitasjen og kan forårsake brå feil. Tegn på forurensning inkluderer gryende motstand når aksen beveges for hånd, mørkt eller misfarget fett synlig ved muttertetningene, og raskt gjentakende klaring etter justering.

Hvis kontaminering er bekreftet, bør mutteren fjernes og rengjøres før ettersmøring. Ikke bare legg friskt fett på toppen av forurenset fett -, partiklene vil fortsette å slite på løpebanene uavhengig av smøremiddelmengde.

Tilstanden til muttertetningen bør kontrolleres hver gang mutteren fjernes. Slitte eller skadede leppetetninger lar forurensning komme inn uavhengig av smørefrekvens. Erstatningspakninger er tilgjengelige for de fleste standard mutterdesigner og bør skiftes ut som en selvfølge når mutteren er av maskinen.

Seksjon 5: Problemer med servodriftsparametere

Ikke alle kuleskrueproblemer er mekaniske. Noen symptomer på vibrasjon, kryping og ustabilitet ved posisjonering har sin grunnårsak i parameterinnstillingene for servodrivenheten i stedet for i de mekaniske komponentene.

Hovedforskjellen er dette: mekaniske problemer har en tendens til å være konsekvente og repeterbare - det samme symptomet ved samme posisjon eller hastighet, hver syklus. Servoparameterproblemer har en tendens til å være variable - symptomet endres med hastighet, belastning eller temperatur, eller det vises og forsvinner uten åpenbar mekanisk årsak.

Posisjonsløkkeforsterkning

Posisjonssløyfeforsterkningen (Kp) bestemmer hvor aggressivt servoen reagerer på posisjonsfeil. Hvis Kp er satt for høyt for den mekaniske stivheten til aksen - som kan skje etter en kuleskruebytte, en endring i last eller en endring i akseorientering - vil aksen oscillere eller vibrere, spesielt under akselerasjon og retardasjon, og spesielt ved lav hastighet.

Hvis dette mønsteret samsvarer med symptomet som observeres, reduser Kp med 10–20 % og test på nytt. Riktig Kp er den høyeste verdien som gir stabil, jevn bevegelse uten svingninger gjennom hele applikasjonens hastighet og belastningsområde.

Velocity loop gain og integral

Hastighetssløyfeforsterkningen (Kv) og integrert tidskonstant styrer hvordan frekvensomformeren reagerer på hastighetsfeil. Utilpassede hastighetssløyfeparametere produserer gjennomgang eller jakt med lav hastighet - aksen beveger seg i en serie med små rykk i stedet for jevnt.

Dette symptomet forveksles ofte med ballskrue-backlash fordi begge gir rykende bevegelser ved reversering. Forskjellen: tilbakeslag gir en konsistent dødsone (et område med motorrotasjon uten aksebevegelse), mens et problem med hastighetssløyfe gir uregelmessig bevegelse gjennom hele slaget, ikke bare ved reversering.

Når skal man tilkalle servoekspertise

Servoparameterinnstilling på en moderne stasjon er iterativ og krever tilgang til stasjonens overvåkings- og automatiske-tuningfunksjoner. Beskrivelsen ovenfor gir et utgangspunkt for å diagnostisere om problemet er parameter-relatert, men full optimalisering bør gjøres av noen som er kjent med det spesifikke drivsystemet som brukes.

Hvis servoparametrene var uendret, men et problem har dukket opp etter en mekanisk reparasjon (utskifting av lager, mutterbytte eller forhåndsbelastningsjustering), har den nye mekaniske konfigurasjonen forskjellige stivhetsegenskaper, og drivparametrene må re-optimaliseres for den nye tilstanden.

Plan for forebyggende vedlikehold

Det mest kostnadseffektive-vedlikeholdet er den typen som forhindrer feil i stedet for å reagere på dem. Tidsplanen nedenfor er et startrammeverk - de riktige intervallene for en spesifikk maskin avhenger av dens driftssyklus, miljø og presisjonskrav, og bør justeres basert på faktisk erfaring med den maskinen.

Når inspeksjon viser at utskifting er nødvendig

Noen forhold kan ikke korrigeres ved justering eller ettersmøring. Hvis inspeksjon avslører noe av følgende, bør den berørte komponenten skiftes i stedet for å settes i drift:

• Synlig gropdannelse, avskalling eller avskalling på skrueakselens løpebane eller inne i mutteren
• Misfarging av kule (blå eller brun toning indikerer varmeskade fra smøresvikt)
• Skru akselen med synlig bue eller skade på gjengeprofilen
• Støttelagre med grov eller hakk rotasjon som ikke blir bedre etter rengjøring og ettersmøring
• Muttertetninger som er revet, herdet eller ikke lenger kommer i kontakt med akselen

For SFU- og DFU-seriene lagerføres erstatningsmuttere som standardvarer og kan monteres på den eksisterende skrueakselen hvis akselen er uskadet, noe som unngår kostnadene og nedetiden ved å erstatte hele enheten.