Inleiding: symptomen van falen van de KGP op de stampingslijn
Tijdens een planningsaudit op de lijn van precieze vormgeving van platte metaal op een bedrijf in Dnepropetrovsk constateerde de hoofdingenieur een systematisch afwijking van de positie van de uitvoerende mechanisme van 0,35 mm. Vorige controles van de CNC-besturingssysteem Siemens Sinumerik elimineerden elektrische fouten van de encoder en speling in de koppelingen. Mechanische diagnostiek van de voetaxis ось нахвілів осьовий speling in de kogelgewichtheuveling (KGH) type Festo LSNG-63. De nominale levensduur van het onderdeel volgens berekeningen bedroeg 35 000 uren, echter een catastrofale toename van de dode beweging trad op na 14 200 uren gebruik.
Dergelijke falen stoppen het hoogwaardig apparatuur en leiden tot afwijkingen in de productie. In dit materiaal voeren we een volledig criminologisch onderzoek uit naar de oorzaak van de verlies van nauwkeurigheid van de CNC-machine, gebaseerd op de eisen van de ISO- en DSTU-standaarden.
Overzicht van de component: constructie en exploitatievoorwaarden Festo LSNG-63
Kulteringsgewinde overbrenging Festo LSNG-63 zet het draaiende beweging van een servomotor om in lineair verschuiving met een hoge efficiëntie (tot 90-98%). De constructie bevat een precisiegewinde van gehard staal (hardheid 58-62 HRC volgens ISO 683-17), een kogelgewijze schroef met interne kogelcirculatie en een voorverhard systeem om de axiale speling te elimineren.
Technische kenmerken van het onderdeel:
- Nominaal diameter schroef: 63 mm
- Stap van deendraad: 10 mm
- Klasse nauwkeurigheid volgens ISO 3408-3: T7 (toegestane afwijking van pas ±52 µm op 300 mm)
- Werkingstemperatuur bereik: van -20°C tot +80°C
- Maximaal dynamisch belastingvermogen: 125 kN
- Berekend MTBF: 35 000 uren bij voorwaarde van regelmatige smering
Het element werkt onder omstandigheden van cyclische axiale belastingen met wisselende richting bij een verplaatsingssnelheid tot 1,5 m/s en een omkeringsfrequentie tot 40 cycli/min.
Bewijs van falen: metingen en visuele inspectie
Demontage en inspectie van het onderdeel in de workshop UNITEC-D hebben een exacte beeld gegeven van de degradatie van het mechanisme:
- Meting van speling: Een klokindicator (nauwkeurigheid 0,01 mm) gaf een axiaal speling van 0,28 mm in de moer aan, terwijl de norm niet meer dan 0,02 mm mag zijn.
- Vibratieanalyse (spectrale analyse): Een toename van pieken op de frequenties van rollelementen (BPFO / BPFI) van 14 dB ten opzichte van de basislijn, wat wijst op schade aan de rolweg.
- Visueel onderzoek (vergroting 10x): Op de rolweg van de schroef zijn micro-pitting en vermoeiingsvervorming (spalling) aangetroffen. De oppervlakte van de kogels heeft het glanzende schijnsel verloren, er zijn abrasieve schuren te zien.
- Toestand van het smeringsmateriaal: Het vaste smeringsmateriaal in de binnenkant van de moer is gemengd met metaalstof en abrasieve resten van de as, waardoor het is veranderd in een grijsachtige pasta met een verhoogde viscositeit.
Systeematisch onderzoek naar oorzaken (Methode 5 Waarom)
Voor het bepalen van de oorzaak is het "5 Waarom" instrument gebruikt in combinatie met een Ishikawa-diagram:
- Waarom is er een люфт ontstaan in de KGP? De rolwegen zijn afgeplakt en de diameter van de kogels is verminderd door abrasieve wrijving.
- Waarom is er slijtage ontstaan? Vreemde harde deeltjes (stof en schilfers) zijn terechtgekomen in het lichaam van de bout.
- Waarom is vuil in het beschermdere knooppunt terechtgekomen? De uiteindige versterkers van de CGP-schroef zijn beschadigd.
- Waarom zijn de seals vroegtijdig beschadigd? De rubberen ringen verloren hun elasticiteit en braken door werken in de omstandigheden van droog wrijving en verhoogde temperatuur (+75°C).
- Waarom is er droog wrijving en oververhitting ontstaan? De centrale smeringssysteem leverde olie niet aan vanwege het verontreinigen van de fijnfilterspuit.
Gedefinieerde oorzaken (gesorteerde lijst)
Op basis van de onderzoeksergebnissen zijn de factoren die leidden tot de incident, verdeeld op grond van hun invloed:
- Systeemverzachtingsschade (Kans 55%): Verontreiniging van het smeringskanaal en het ontbreken van lithiumsmering met anti-wear-additieven (EP) heeft tot grensweerstand en vernietigend verhitting van het onderdeel op +85°C (15°C boven de limiet) geleid.
- Verontreiniging door vreemde deeltjes (Kans 30%): Infiltratie van vuil via verouderde verstopperingen. Deeltjes werkten als smeermiddel tussen de kogels en de zijaanslag van de schroef.
- Verlies van voorvergrendeling (Kans 15%): Door een thermische schok en microstoten is het voorvergrendelingskracht van de bout verminderd, wat de impactbelasting bij omkering versterkte.
Correctieacties: directe oplossing en langdurige preventie
Operatieve maatregelen (Directe reparatie):
- Volledige vervanging van de CGP-knoop Festo LSNG-63 met een nieuw exemplaar volgens de catalogus met onderdelen.
- Spoelen en verdringen van smeringsleidingen onder druk 6 bar.
- Justeren van parallelism van leidingen met behulp van een laserinterferometer (tolerantie parallelism volgens ISO 10791-7: niet meer dan 0,015 mm per 1000 mm).
Langdurige preventie:
- Instelling van extra telescoppische beschermende buisjes en modernisatie van de luchtschermen rond de gevaarlijke snijzone.
- Overgang naar synthetisch smering klasse NLGI 2 met toestaan voor hoge belastingen en implementatie van een automatische smeringsinstallatie met drukcontrole.
- Integratie van vibratie- en temperatuursensoren voor continu monitoren van de toestand van lagersystemen en kruiskoppelingen.
Snel checklist voor diagnose voor technische specialisten (Tablet-compatibel)
Deze check-list is bedoeld voor maandelijkse inspectie van de KGP direct in de zaal:
- [ ] Controleer de aanwezigheid en toestand van de olieplak op de werkvlak van de schroef. Het olieplak moet gelijkmatig zijn zonder zwarte vlekken.
- [ ] Meet de axiale speling met een klokindicator (kritisch waarde > 0,05 mm).
- [ ] De toestand van de aandrijfplaat van de moer beoordelen op het ontbreken van scheuren, scheuren en vervormingen.
- [ ] De temperatuur van de schroefkast controleren met een contactloos pyrometer (norm tot +65°C).
- [ ] De node luisteren met een elektronisch stethoscoop op de aanwezigheid van vreemde metalen geluiden.
- [ ] Automatische smeringsysteem controleren: doseringswerking en druk in de leiding (werkdruk 30-50 bar).
- [ ] Verwijder resten van technische vloeistof en stof van de openende schroefdelen met een gespecialiseerd gekeurde reiniger.
- [ ] Controleer de bevestiging van de lagers van de schroef op axiaal verschuiven.
Strategie voor het voorkomen van schade
Om de betrouwbare werking van het uitrusting op Oekraïense productiebedrijven te waarborgen, wordt het aanbevolen om de volgende onderhoudsintervallen te volgen:
- Dagelijks: Visueel inspectie van de integriteit van de beschermende golven en aanwezigheid van olie.
- 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.
Conclusie
Vroegtijdige storing van de kogelgewindeoverbrenging Festo LSNG-63 werd veroorzaakt door kettingreactie: verontreiniging van de smering leidde tot droog wrijving, oververhitting en beschadiging van de seals, waardoor abrasive stoffen in de moer terechtkwamen. Het naleven van de onderhoudsprocedure, het controleren van de schoonheid van de smering en het gebruik van kwalitatieve originele onderdelen voorkomt machine stilstand. Kies de benodigde vervangende onderdelen, precisie bouten en bijbehorende elementen in UNITEC-D E-Catalog.
Referentie en standaarden
- ISO 3408-3:2006 — Ballen- en schroeftransmissies. Deel 3: Vereisten betreffende nauwkeurigheid en metingen toegestaan.
- ISO 281:2007 — Rollende onderdelen. Dynamische draagkracht en nominale levensduur.
- DSTU EN 60204-1:2015 — Veiligheid van machines. Elektrische uitrusting van machines en machines.
- ISO 12925-1:2018 — Smerenmaterialen, industriële oliën en verwante producten.
- Festo Technische Documentatie: LSNG Serie Ball Screw Assemblies Onderhoudshandleiding.
