Introduction : symptômes de défaillance du CGP sur la ligne de presse
Pendant un audit planifié sur la ligne de formage précis du métal feuilleté sur l'entreprise à Dnipro, le chef ingénieur a constaté un décalage systématique de la position du mécanisme exécutif de 0,35 mm. Les vérifications préalables du système de commande CNC Siemens Sinumerik ont exclu les erreurs électriques des encodeurs et le jeu dans les couples. La diagnostic mécanique de l'axe de déplacement a révélé un jeu axial dans la transmission à vis sans fin à billes (VSB) type Festo LSNG-63. La durée nominale de vie du composant selon les calculs était de 35 000 heures, cependant une augmentation catastrophique de la course morte s'est produite après 14 200 heures de fonctionnement.
Les pannes similaires arrêtent le matériel hautement précis et entraînent des produits défectueux. Dans ce document, nous effectuerons un analyse criminelle complète des causes de perte de précision des systèmes de mesure, en nous basant sur les exigences des normes ISO et DSTU.
Aperçu du composant : construction et conditions d'exploitation Festo LSNG-63
Transmission vis-écrou Festo LSNG-63 convertit le mouvement de rotation du moteur servo en déplacement linéaire avec un rendement élevé (jusqu'à 90-98 %). La construction inclut une vis précise en acier trempé (dureté 58-62 HRC selon ISO 683-17), un écrou avec circulation interne de billes et un système de pré-contrainte pour éliminer le jeu axial.
Caractéristiques techniques de l'unité :
- Diamètre nominal de la vis : 63 mm
- Pas de filetage : 10 mm
- Classe de précision selon ISO 3408-3 : T7 (déviation autorisée du pas ±52 µm sur 300 mm)
- Plage de température de fonctionnement : de -20°C à +80°C
- Charge dynamique maximale : 125 кН
- MTBF calculé : 35 000 heures sous condition d'huilage régulier
Le composant fonctionne dans des conditions de charges axiales cycliques à signe variable à une vitesse de déplacement jusqu'à 1,5 m/s et une fréquence de réversal jusqu'à 40 cycles/min.
Preuves de défaillance : données des mesures et examen visuel
Démontage et défaut du module dans l'atelier UNITEC-D ont permis de dresser un tableau précis de la dégradation du mécanisme :
- Mesure du jeu : Indicateur de type horloger (précision 0,01 mm) a montré un jeu axial dans la vis 0,28 mm, alors que la norme ne doit pas dépasser 0,02 mm.
- Analyse de vibration (analyse spectrale) : Augmentation de 14 dB des pics aux fréquences de roulement des billes (BPFO / BPFI) par rapport à la ligne de base, ce qui indique un dommage aux chemins de roulement.
- Vue visuelle (grossissement 10x) : Des micro-pittings et des fissures de fatigue (spalling) ont été détectés sur les rails de roulement de la vis. La surface des billes a perdu son éclat miroir, des entailles abrasives sont présentes.
- État du matériau lubrifiant : La graisse consistante à l'intérieur de la vis a mélangé avec la poussière métallique et les particules abrasives de cendres, se transformant en pâte de couleur grisâtre avec une viscosité augmentée.
Analyse systématique des causes premières (Méthode 5 Pourquoi)
Pour déterminer la cause racine, l'outil «5 Pourquoi» a été utilisé conjointement avec le diagramme d'Ishikawa :
- Pourquoi y a-t-il un jeu dans le roulement à rouleaux ? Les chemins de roulement s'usent et le diamètre des rouleaux diminue en raison de l'usure abrasive.
- Pourquoi y a-t-il un usure abrasive ? Des particules étrangères dures (poussière et éclats) sont entrées à l'intérieur du corps de la vis.
- Pourquoi la saleté est-elle entrée dans l'unité protégée ? Les joints d'extrémité de la vis de serrage CGP sont endommagés.
- Pourquoi l'étanchéité s'est-elle détériorée prématurément ? Les joints en caoutchouc ont perdu leur élasticité et se sont fissurés en raison du fonctionnement dans des conditions de frottement sec et de température élevée (+75°C).
- Pourquoi y a-t-il eu un frottement sec et un surchauffage ? Le système de graissage centralisé n'apportait pas de graisse en raison de l'obstruction du distributeur de nettoyage fin.
Causes premières définies (liste triée)
En vertu des résultats de l'enquête, les facteurs ayant conduit à l'accident sont répartis selon le degré d'influence :
- Panne du système de graissage (Probabilité 55 %) : L'obstruction du canal de graisse et l'absence de lubrifiant à base de lithium avec des additifs anti-usure (EP) ont entraîné un frottement limite et un surchauffage destructeur de l'unité jusqu'à +85 °C (dépassement du seuil de 15 °C).
- Contamination par des particules étrangères (Probabilité 30 %) : Pénétration de la poussière à travers des joints dégradés. Les particules agissaient comme de la pâte d'étanchéité entre les billes et la rainure de la vis.
- Perte de pré-contrainte (probabilité 15 %) : En raison de l'impact thermique et des microfissures, la pré-contrainte de la vis a diminué, accélérant ainsi les charges de choc lors du réversage.
Actions correctives : réparation immédiate et prévention à long terme
Mesures immédiates (Réparation d'urgence) :
- Remplacement complet du module CGP Festo LSNG-63 par un nouveau conformément au catalogue de pièces détachées.
- Nettoyage et purgeage des circuits de graissage sous pression de 6 bar.
- Justage de parallélisme des guides à l'aide d'un interféromètre laser (tolérance de parallélisme selon ISO 10791-7 : ne pas supérieur à 0,015 mm par 1000 mm).
Profilaxie à long terme :
- Installation de coques protectrices télescopiques supplémentaires et modernisation de la barrière d'air autour de la zone de découpage dangereuse.
- Passage au lubrifiant synthétique de classe NLGI 2 avec tolérance pour des charges élevées et mise en place d'un lubrificateur automatique avec contrôle de pression.
- Intégration de capteurs de vibration et de température pour le monitoring continu de l'état des unités à roulements et des paliers.
Check-list rapide de diagnostic pour les techniciens (Tablette compatible)
Ce checklist est destiné à la vérification mensuelle de l'état des pompes à graisse directement sur le site de l'atelier :
- [ ] Vérifier la présence et l'état de la couche de graisse sur la surface de travail de la vis. La graisse doit être uniforme, sans taches noires.
- [ ] Mesurer le jeu axial à l'aide d'un indicateur de type horloger (valeur critique > 0,05 mm).
- [ ] Évaluer l'état des joints de bout de la vis en absence de fissures, de ruptures et de déformations.
- [ ] Vérifier la température du corps de la vis avec un pyromètre sans contact (norme jusqu'à +65°C).
- [ ] Écouter le nœud avec un stéthoscope électronique en quête de bruits métalliques externes.
- [ ] Vérifier le fonctionnement du système d'alimentation automatique : déclenchement des distributeurs et pression dans la ligne (pression de travail 30-50 bar).
- [ ] Nettoyer les zones ouvertes du visage du résidus de liquide technologique et de poussière à l'aide d'un nettoyeur certifié spécial.
- [ ] Vérifier le serrage des roulements de support de l'écrou sur la présence de déplacement axial.
Stratégie de prévention des dommages
Pour assurer un fonctionnement fiable du matériel sur les entreprises industrielles ukrainiennes, il est recommandé de respecter les intervalles d'entretien suivants :
- Quotidiennement : Inspection visuelle de l'intégrité des gouttières de protection et de la présence de graisse.
- Кожні 500 годин: Контроль рівня та якості мастила у гайці, перевірка люфтів.
- Кожні 2000 годин: Повне оновлення консистентного мастила з попереднім промиванням розчинником за стандартом ISO 12925-1.
- Кожні 10 000 годин: Плановий перерозподіл або заміна вузла КГП згідно з регламентом виробника.
Conclusion
Défaillance prématurée de la transmission à rouleaux et vis de Festo LSNG-63 a été causée par une réaction en chaîne : la contamination du système de graissage a entraîné un frottement sec, une surchauffe et la destruction des joints, ce qui a permis à l'abrasif d'entrer à l'intérieur de la vis. Le respect du planning d'entretien, le contrôle de la pureté du graissage et l'utilisation de composants d'origine de qualité permettent d'éviter les arrêts d'équipement. Sélectionnez les pièces de rechange nécessaires, les vis précises et les éléments associés dans UNITEC-D E-Catalog.
Références et normes
- ISO 3408-3:2006 — Réducteurs à billes et vis. Partie 3 : Exigences de précision et tolérances de mesure.
- ISO 281:2007 — Résistances de charge dynamique et durée nominale des roulements à rouleaux.
- DSTU EN 60204-1:2015 — Sécurité des machines. Équipement électrique des machines et des outils.
- ISO 12925-1:2018 — Matériaux lubrifiants, huiles industrielles et produits connexes.
- Documentation technique Festo : Manuel de maintenance des assemblages de vis sans fin à billes LSNG.
