1. Introducción
La precisión de posicionamiento de las máquinas CNC depende directamente del estado de la transmisión por husillo de bolas (BSP). Un aumento repentino de la reacción en el sistema es una falla crítica, que provoca la falta de piezas y la detención del proceso de producción. En sistemas de circuito cerrado que utilizan el codificador Heidenhain ROD52910130500, esta condición se manifiesta como un error de seguimiento constante que excede las tolerancias establecidas. Este análisis adopta un enfoque sistemático para diagnosticar el juego causado por la pérdida de precarga, la contaminación y la falla de lubricación.
2. Descripción general del componente y condiciones de funcionamiento.
La transmisión por tornillo de bolas garantiza la transformación del movimiento de rotación del motor en un movimiento lineal del cuerpo de trabajo de la máquina. El codificador Heidenhain ROD52910130500, montado directamente en el eje del motor o mediante un acoplamiento intermedio, lee la posición angular, que el sistema de control interpreta como posición lineal. Las condiciones de funcionamiento incluyen cargas cíclicas elevadas, temperaturas de funcionamiento de hasta 60 °C y exposición a entornos de proceso.
3. Prueba de denegación
El examen técnico reveló los siguientes síntomas:
- Juego medido en transmisión mecánica: 0,045 mm (tolerancia del fabricante: < 0,005 mm).
- Análisis de vibraciones: aumento de amplitud en frecuencias múltiplos de la frecuencia de paso de la bola, lo que indica desgaste de las pistas de rodadura.
- Estudio termográfico: el calentamiento local de la tuerca KGP es 18°C superior a la temperatura del tornillo.
- Datos de ChPC: exceso sistemático de error de seguimiento al cambiar la dirección del movimiento (inversa).
4. Estudio de las causas fundamentales
Para el análisis se utilizó la técnica del diagrama de Ishikawa (diagrama de espina de pescado), centrándose en los factores: mecánica, ambiente, lubricación, operación. Según ISO 230-1, se realizaron pruebas de precisión geométrica y se confirmó que el error es el resultado del desgaste mecánico acumulado y no de un error del circuito de control.
5. Causas fundamentales identificadas
- Pérdida de pretensión (probabilidad 50%): Relajación natural de tensiones en el sistema de montaje de bolas o desgaste desigual de las pistas, lo que provoca la aparición de huecos en la zona de contacto.
- Contaminación (probabilidad 30%): Penetración de virutas de metal o abrasivo finamente disperso a través de sellos de tuerca dañados. Esto provoca un desgaste abrasivo de las superficies rodantes.
- Degradación del lubricante (20 % de probabilidad): Oxidación o pérdida de viscosidad del lubricante, lo que provoca fricción extrema y mayor calentamiento, lo que acelera el desgaste.
6. Acciones correctivas
Para restaurar el rendimiento, se deben realizar los siguientes pasos:
- A corto plazo: Lavar la tuerca KGP con un disolvente especializado para eliminar impurezas y sustituir el lubricante por el recomendado por el fabricante (NLGI clase 2, compatible con cargas elevadas). Ajuste de precarga de tuerca (requiere calibre de precisión).
- A largo plazo: Reemplace los sellos de tuerca por otros nuevos para evitar una mayor contaminación. Instalar un sistema de lubricación automática o revisar los intervalos de servicio manual.
7. Lista de verificación de diagnóstico para técnicos
| № | acción | Herramienta |
|---|---|---|
| 1 | Comprobando el espacio en la tuerca. | Indicador de tipo de reloj (0,001 mm) |
| 2 | Inspección de sellos de tuercas. | Inspección visual/endoscopio |
| 3 | Análisis del estado del lubricante. | Inspección visual/microscópica para detectar la presencia de virutas. |
| 4 | Medición del juego axial | dinamómetro |
| 5 | Comprobación de la temperatura de la nuez. | Termómetro infrarrojo |
| 6 | Comprobación de la integridad del embrague del motor. | antenas |
| 7 | Diagnóstico del codificador ROD 529 | Osciloscopio (niveles de señal A/B) |
| 8 | Comprobar la presencia de ruidos durante el movimiento. | estetoscopio |
8. Estrategia de prevención
Para garantizar una larga vida útil del KGP (MTBF > 20.000 horas), es necesario implementar:
- Inspección visual semanal de sellos.
- Inspección mensual del estado del lubricante y del nivel de contaminación.
- Cada 500 horas de funcionamiento: control de precisión geométrica según ISO 230-1.
- Instalación de sistemas de lubricación automatizados con control de presión.
9. Conclusión
El aumento del juego en una transmisión de tornillo de bolas es un proceso progresivo que requiere una intervención oportuna. Los diagnósticos periódicos y el cumplimiento de las normas de lubricación le permiten evitar fallas de emergencia. Para piezas de repuesto, lubricantes de precisión y componentes para actualizar los sistemas de posicionamiento, consulte el catálogo electrónico de UNITEC-D.
10. Enlaces
- DSTU ISO 230-1:2018 Pruebas de máquinas. Parte 1.
- ISO 3408-1:2006 Engranajes de husillo de bolas.
- Manual de instrucciones Heidenhain ROD 529.
- Manual de análisis de fallas para componentes industriales.
