Vejledning til inspektion og vedligeholdelse af kugleskruer

Start her: Match dit symptom til en årsag

Inden du skiller noget ad, skal du identificere, hvad maskinen rent faktisk gør. Den samme komponent - et slidt støtteleje, f.eks. - kan give forskellige symptomer, afhængigt af hvordan det har fejlet. At arbejde fra symptomet bagud er hurtigere og mere pålideligt end at kontrollere hver komponent i rækkefølge.

Brug denne tabel som dit indgangspunkt. Afsnit 1 til 5 nedenfor behandler hvert enkelt område i detaljer.

Afsnit 1: Støtteleje aksialt spil

Støttelejer holder skrueakslen i fast aksial position i hver ende. Når de udvikler slør - på grund af løse låsemøtrikker, slidte løbebånd eller forkert forspænding - bevæger skrueakslen sig aksialt under belastning. Denne aksiale bevægelse går direkte over i positioneringsfejl og er en af ​​de mest almindelige årsager til tilbageslag i CNC-maskiner.

Hvordan man måler aksialt spil korrekt

Målingen skal tages direkte på skrueakslen, ikke på møtrikken eller maskinbordet. Måling ved bordet kombinerer flere fejlkilder og gør det umuligt at isolere lejet.

Nødvendigt udstyr:Magnetisk-basishjulindikator, 0,001 mm opløsning eller bedre.

Procedure:

1. Monter måleuret på en fast referenceflade - maskinrammen eller en tung armatur boltet til bordet. Probespidsen skal være i kontakt med skrueakslens endeflade, centreret om akselaksen.
2. Lås møtrikken, så den ikke kan bevæge sig langs akslen under testen. Lad ikke møtrikken give den aksiale reaktionskraft - dette ville belaste møtrikken i stedet for lejet.
3. Påfør en konstant aksial trykkraft på akslen med hånden, ca. 10–20N. Bemærk indikatorens aflæsning.
4. Påfør en konstant aksial trækkraft i den modsatte retning med samme kraft. Bemærk læsningen.
5. Den samlede indikatorbevægelse mellem tryk og træk er støttelejesamlingens aksiale spillerum.

Fortolkning:

• Mindre end 0,005 mm: Acceptabel til de fleste CNC-applikationer.
• 0,005–0,015 mm: Grænselinje. Kontroller forspændingsskivens tilstand og låsemøtrikkens drejningsmoment igen, før du beslutter dig for udskiftning.
• Mere end 0,015 mm: Lejespil bidrager til positioneringsfejl. Undersøg årsagen før genmontering.

Hvad målingen fortæller dig:

Hvis der er slør, men lejerne føles glatte, når de drejes med hånden, er den mest sandsynlige årsag en løs låsemøtrik eller en forspændingsskive, der er blevet komprimeret over tid. Spænd låsemøtrikken til det korrekte moment og kontroller igen. Hvis spillet vender tilbage inden for en kort driftsperiode, er vaskemaskinen træt og skal udskiftes.

Hvis der er slør, og lejet føles groft, hakket eller har detekterbar radial slingre, når det drejes, er selve lejet slidt og skal udskiftes. Justering af forspænding på et slidt leje giver kun midlertidig forbedring.

Korrekt forspænding til støttelejer

Støttelejer på kugleskruer er typisk vinkelkontaktlejer installeret i en fast-fast eller fast-fri konfiguration. Den korrekte installationstilstand er en let aksial forspænding - nok til at eliminere indvendig spillerum og forhindre lejet i at løbe løs under reverserende belastninger, men ikke så meget, at det genererer overdreven varme eller reducerer lejets levetid.

Et korrekt forspændt støtteleje bør ikke vise nogen detekterbar aksial bevægelse under en 10-20N håndkraft påført på akselenden. Akslen skal rotere jævnt uden hak eller modstandsvariation. Efter at have kørt med driftshastighed i 15-30 minutter, skal lejehuset være varmt at røre ved (30-50 grader over omgivelserne), men ikke varmt.

Hvis der installeres et udskiftningsleje, skal du bruge samme lejespecifikation som originalen. Vinkelkontaktlejer til kugleskruestøtte er typisk tilgængelige i 15 graders , 25 graders eller 60 graders kontaktvinkelkonfigurationer - den oprindelige kontaktvinkel skal bibeholdes, da forskellige vinkler har forskellig aksial belastningskapacitet og stivhed.

Afsnit 2: Inspektion og reparation af møtrikker

Aksialt spillerum i møtrikken er slitage-relateret, ikke justering-relateret på samme måde som lejeforspænding. Kuglerne og løbebanerne i møtrikken akkumulerer mikro-slid over tid, hvilket gradvist øger den indre afstand mellem bold og løbebane. Når dette spillerum bliver stort nok, viser det sig som tilbageslag ved maskinbordet - mest synligt som en positionsfejl, der kun opstår, når aksen vender retningen.

Måler møtrikkens spillerum

Før måling af møtrikkens spillerum skal det kontrolleres, at støttelejets aksiale slør er inden for specifikationerne (afsnit 1), og at alle flangeforbindelsesskruer er stramme (afsnit 3). Hver af disse faktorer, hvis de er til stede, vil forurene måling af møtrikken.

Procedure:

1. Monter måleuret på maskinbordet (ikke på møtrikken eller akslen), med sonden i kontakt med en fast reference på maskinrammen.
2. Kør aksen til midtpunktet af dens vandring og stop.
3. Påfør en let aksial belastning på bordet i positiv retning (skub) og nulstil indikatoren.
4. Påfør en let aksial belastning i negativ retning (træk) med samme kraft.
5. Indikatoraflæsningen er den totale aksiale spillerum i møtrikken, forudsat at lejeslør allerede er blevet bekræftet at være inden for specifikation.

Acceptabel frigang afhænger af applikationen. For generel automatisering med C7-præcision er op til 0,05 mm ofte acceptabelt. For CNC-bearbejdning med C5-præcisionskrav bør møtrikafstand typisk holdes under 0,01–0,02 mm.

Dobbeltmøtrik (DFU-serien): spillerumsjustering

Dobbelt-møtrikdesign - såsom DFU-serien - bruger et præcisionsafstandsstykke mellem de to møtrikhalvdele til at generere intern forspænding. Når der udvikles frigang, kan afstandsstykket udskiftes med en lidt tykkere for at genoprette forspænding og eliminere spillerum.

Den nødvendige udvidelse af afstandsstykkets tykkelse afhænger af den målte spillerum og kuglekredsløbets geometri. Som udgangspunkt vil en afstandsforøgelse på 1,5-2 gange den målte frigang tilnærmelsesvis genskabe nul frigang. Finjustering udføres ved at måle spillerum efter hvert spacerskift, indtil målet er nået.

Efter justering, kør aksen gennem dens fulde slag ved normal hastighed og kontroller møtrikkens temperatur. En korrekt forspændt dobbeltmøtrik vil køre 5-10 grader varmere end en spillerum, -justeret enkeltmøtrik. Hvis møtrikken bliver væsentligt varmere end dette efter justering, var afstandsstykkets stigning for stor, og forspændingen er for stor - tilbage til den næste mindre afstandsstørrelse.

Bemærk, at afstandsjustering kun kan kompensere for spillerum forårsaget af slid. Hvis løbebanerne viser synlige huller, afskalninger eller overfladebeskadigelse, vil afstandsjustering ikke genoprette nøjagtigheden - møtriksamlingen skal udskiftes.

Enkeltmøtrik (SFU-serien): hvornår skal der justeres og hvornår der skal udskiftes

Enkelt-møtrikdesign har ikke en afstandsjusteringsmekanisme. Den indvendige afstand er fastsat af kuglens diameter og løbebanegeometrien. Når der opstår frigang på grund af slid, er der to muligheder:

Mulighed 1 - Erstat med bolde i overstørrelse

Hvis sliddet er mindre (målt frigang mindre end 0,05 mm og ingen synlig skade på løbebanen), kan udskiftning af kuglerne med en lidt større diameter genoprette intern forspænding og eliminere spillerum. Standard kugleudskiftningsintervaller er +0.025mm og +0.050mm over den nominelle kuglediameter.

Før du forsøger dette, skal du inspicere løbebanerne visuelt og ved at føle. Kør din finger langs den blotlagte skrueaksel i det område, der var dækket af møtrikken. Racewayen skal føles glat og ensartet. Hvis du kan mærke kamme, gruber eller ruhed, vil udskiftning af bolden ikke genoprette ydeevnen - løbebanens geometri er ikke længere korrekt uanset boldens størrelse.

Ved udskiftning af bolde skal alle bolde i kredsløbet udskiftes med samme batch og samme overstørrelsesgrad. Blanding af kugler med forskellige diametre - selv med 0,005 mm - skaber ulige belastningsfordeling og accelererer slid på de belastede kugler. Bestil et komplet erstatningssæt i stedet for individuelle bolde.

Efter montering af overstørrelseskugler kontrolleres køremomentet ved at dreje akslen med hånden. Modstanden skal være lidt højere end før (forspændingen er øget), men rotationen skal være jævn gennem hele bevægelsen. Hvis skaftet føles stramt eller uregelmæssigt på noget tidspunkt, er overstørrelsesstigningen for stor til den faktiske slidtilstand - gå tilbage til den mindre stigning.

Mulighed 2 - Udskift møtrikken eller hele skruen-og-møtriksamlingen

Hvis slid på løbebanen er synlig, hvis den målte frigang overstiger 0,05 mm, eller hvis nøjagtighedskravet er C5 eller strammere, skal møtriksamlingen udskiftes i stedet for at justeres. Til SFU-serien er udskiftningsmøtrikker tilgængelige som standard lagervarer og kan installeres uden at udskifte skrueakslen, hvis selve akslen er ubeskadiget.

Når du bestiller en udskiftningsmøtrik, skal du angive skruens nominelle diameter, ledning og møtriktype. Hvis den oprindelige præcisionsgrad ikke kendes, skal du måle skrueakselens diameter og ledning med et mikrometer og stigningsmåler -, dette er normalt tilstrækkeligt til at identificere den korrekte erstatning.

Afsnit 3: Flangeforbindelse og mekanisk løshed

Løse flangeskruer er en af ​​de hyppigst oversete kilder til åbenbar kugleskruefrigang. Møtrikken monteres på maskinvognen via en flangeflade, der er sikret med fire eller flere hætteskruer. Over tid kan vibrationer og reverserende belastninger gradvist trække disse skruer ud, hvilket indfører spillerum mellem flangefladen og slæden.

Denne type løshed er let at fejldiagnosticere som møtrik-frihed eller lejespil, fordi symptomet - tilbageslag ved bordet - er identisk. Forskellen er, at flangeløshed har en egenskab: Når du skubber og trækker bordet med hånden, mens du ser på møtrikken, vil selve møtrikken bevæge sig lidt i forhold til slæden, hvis flangen er løs. Med møtrikfrigang forbliver møtrikhuset fast, og akslen bevæger sig inde i den.

Inspektionsprocedure:

1. Med maskinen stationær og servodrev aktiveret, skub og træk bordet med hånden, mens du holder øje med grænsefladen mellem møtrikflangen og slædens overflade.
2. Enhver synlig spalteåbning eller bevægelse ved denne grænseflade bekræfter, at flange er løs.
3. Brug en momentnøgle til at kontrollere hver flangeskrue i forhold til specifikationen for den pågældende skruestørrelse og -kvalitet. Stol ikke på, at - flangeskruer, der føles "tilsluttende" i hånden, ofte er underspændt.
4. Hvis en skrue var løs, skal du efterspænde alle skruer i et krydsmønster til det specificerede drejningsmoment, og derefter kontrollere bordets afstandsmål igen.

Forebyggelse:Påfør gevind-låsemasse på flangeskruer under den første installation og efter enhver geninstallation. Dette forhindrer ikke fjernelse med en standardnøgle, men forhindrer vibrationsfremkaldt løsning-.

Afsnit 4: Smøring - Diagnosticering og udbedring af problemer under service

Smøresvigt i kugleskruer i drift viser sig anderledes end de problemer, der behandles ved installationen. I en maskine, der har kørt i måneder eller år, er de mest almindelige smøreproblemer udtømning af smøremiddel, nedbrydning af smøremiddel og blokerede leveringsledninger i centraliserede systemer.

Genkender smøreproblemer

Den tidligste og mest pålidelige indikator for et smøreproblem er en temperaturstigning ved møtrikken. Når smørefilmen bliver utilstrækkelig, øges kugle-banefriktionen, og møtrikken bliver varmere. En basistemperatur registreret ved idriftsættelse - eller blot en ensartet driftstemperatur observeret over tid - gør denne tendens detekterbar, før den forårsager skade.

Andre indikatorer:

• Støjforøgelse, især en højere-frekvent lyd under bevægelse (ikke den lavfrekvente-resonans af et problem med mekanisk løshed)
• Øget drevstrøm ved konstant hastighed, synlig i servodrevmonitoren
• Ruhed eller modstandsvariation, når aksen bevæges langsomt med hånden med drev deaktiveret

Hvis nogen af ​​disse er til stede, skal du ikke fortsætte med at køre maskinen med normal belastning og hastighed. Tilsæt smøremiddel først og kontroller igen.

Tilsætning af smøremiddel til en kørende installation

For en møtrik med en smørenipling, sprøjt fedt langsomt gennem fittingen, mens aksen er stationær. Brug den samme type smøremiddel, som blev brugt ved installationen - bland ikke fedttyper. En typisk genopfyldningsdosis for en SFU 2005-møtrik er 0,3-0,5 gram; for en større DFU 3210, cirka 1-1,5 gram.

Når du har tilføjet fedt, skal du køre aksen gennem flere langsomme fulde-slag, før du vender tilbage til normal drift. Overvåg møtrikkens temperatur i 15-30 minutter efter genoptagelse af normal hastighed. Hvis temperaturen vender tilbage til basislinjen, er smøreproblemet løst. Hvis den forbliver forhøjet, kan problemet være mere avanceret - undersøg møtrikken for kontaminering eller beskadigelse.

Blokerede centraliserede smøreledninger

På maskiner med centraliserede oliesmøresystemer er blokeringer i distributionsledningerne eller doseringsventilerne en almindelig årsag til lokaliseret smørefejl - systemet ser ud til at fungere, men en eller flere kugleskruer får ikke tilstrækkelig olie.

Symptomer på en blokeret linje er lokaliserede: en akse kører varm eller støjende, mens andre er normale. For at diagnosticere skal du afbryde leveringsledningen ved møtrikfittingen og udløse en smøreimpuls manuelt fra maskinstyringen. Olie skal strømme fra den afbrudte ledning inden for et par sekunder. Intet flow eller meget langsomt flow bekræfter en blokering.

Tilstopninger forekommer oftest ved doseringsventilerne eller ved selve møtrikfittingen, især hvis smøremidlet blev skiftet uden at skylle systemet. Fjern blokeringen ved at afbryde det berørte linjesegment og blæse igennem med lav-trykluft eller ved at udskifte doseringsventilen, hvis den ikke kan ryddes.

Efter rydning skal du tilslutte ledningen igen, udløse flere manuelle smøreimpulser og kontrollere flowet ved møtrikfittingen før gentilslutning.

Forurening inde i møtrikken

Hvis maskinen kører i et miljø med metalspåner, kølevæske eller fint støv, vil forurening, der kommer ind i møtrikken, fremskynde slid og kan forårsage pludselige fejl. Tegn på forurening omfatter grynet modstand, når aksen flyttes med hånden, mørkt eller misfarvet fedt synligt ved møtrikpakningerne og hurtig tilbagevenden af ​​frigang efter justering.

Hvis forurening bekræftes, skal møtrikken fjernes og rengøres før gensmøring. Tilføj ikke blot frisk fedt oven på forurenet fedt - partiklerne vil fortsætte med at slide løbebanerne uanset smøremiddelmængden.

Tilstanden af ​​møtrikforseglingen skal kontrolleres, hver gang møtrikken fjernes. Slidte eller beskadigede læbetætninger tillader kontaminering at trænge ind uanset smørefrekvens. Udskiftningstætninger er tilgængelige til de fleste standardmøtrikkerdesigner og bør udskiftes som en selvfølge, når møtrikken er væk fra maskinen.

Afsnit 5: Problemer med servodrevparametre

Ikke alle problemer med kugleskruer er mekaniske. Nogle vibrations-, kravle- og positionsustabilitetssymptomer har deres grundlæggende årsag i servodrevets parameterindstillinger snarere end i de mekaniske komponenter.

Den vigtigste skelnen er denne: mekaniske problemer har tendens til at være konsekvente og gentagelige - det samme symptom ved samme position eller hastighed, hver cyklus. Servoparameterproblemer har en tendens til at være variable - symptomet ændrer sig med hastighed, belastning eller temperatur, eller det vises og forsvinder uden åbenbar mekanisk årsag.

Positionsløkkeforstærkning

Positionsløkkeforstærkningen (Kp) bestemmer, hvor aggressivt servoen reagerer på positionsfejl. Hvis Kp er sat for højt til den mekaniske stivhed af aksen -, hvilket kan ske efter udskiftning af kugleskruen, en ændring i belastningen eller en ændring i akseorienteringen -, vil aksen oscillere eller vibrere, især under acceleration og deceleration, og især ved lav hastighed.

Hvis dette mønster matcher det symptom, der observeres, reduceres Kp med 10-20 % og testes igen. Den korrekte Kp er den højeste værdi, der giver en stabil, jævn bevægelse uden oscillation gennem hele applikationens hastighed og belastningsområde.

Velocity loop gain og integral

Hastighedsløkkeforstærkningen (Kv) og den integrerede tidskonstant styrer, hvordan drevet reagerer på hastighedsfejl. Uoverensstemmende hastighedsløkkeparametre producerer kravling eller jagt ved lav hastighed - aksen bevæger sig i en række små ryk i stedet for jævnt.

Dette symptom forveksles ofte med kugleskrue-backlash, fordi begge producerer rykkende bevægelser ved vending. Forskellen: tilbageslag producerer en konsekvent død zone (et område af motorrotation uden aksebevægelse), mens et problem med hastighedsløkke producerer uregelmæssig bevægelse gennem hele slaget, ikke kun ved vending.

Hvornår skal man tilkalde servoekspertise

Tuning af servoparameter på et moderne drev er iterativt og kræver adgang til drevets overvågnings- og automatiske-tuningfunktioner. Beskrivelsen ovenfor giver et udgangspunkt for at diagnosticere, om problemet er parameter-relateret, men fuld optimering bør udføres af en person, der er bekendt med det specifikke drevsystem, der bruges.

Hvis servoparametrene var uændrede, men der er opstået et problem efter en mekanisk reparation (udskiftning af lejer, udskiftning af møtrikker eller forspændingsjustering), har den nye mekaniske konfiguration forskellige stivhedsegenskaber, og drevparametrene skal gen-optimeres til den nye tilstand.

Tidsplan for forebyggende vedligeholdelse

Den mest omkostningseffektive-vedligeholdelse er den slags, der forhindrer fejl i stedet for at reagere på dem. Nedenstående tidsplan er en startramme - de korrekte intervaller for en specifik maskine afhænger af dens driftscyklus, miljø og præcisionskrav og bør justeres baseret på faktisk erfaring med den pågældende maskine.

Når inspektion viser, at der er behov for udskiftning

Nogle forhold kan ikke rettes ved justering eller eftersmøring. Hvis inspektion afslører noget af følgende, skal den berørte komponent udskiftes i stedet for at tages i brug igen:

• Synlige huller, afskalninger eller afskalninger på skrueakslens løbebane eller inde i møtrikken
• Kuglemisfarvning (blå eller brun toning indikerer varmeskader fra smøresvigt)
• Skru aksel med synlig bue eller beskadigelse af gevindprofilen
• Støttelejer med ru eller hak rotation, der ikke forbedres efter rengøring og eftersmøring
• Møtrikpakninger, der er revet, hærdet eller ikke længere er i kontakt med akslen

For SFU- og DFU-serierne er udskiftningsmøtrikker på lager som standardvarer og kan monteres på den eksisterende skrueaksel, hvis akslen er ubeskadiget, hvilket undgår omkostninger og nedetid ved udskiftning af den komplette samling.