Introdução: sintomas de falha do CGP na linha de estampagem
Durante um auditado programado na linha de formagem precisa de chapas metálicas na empresa em Dnipro, o engenheiro-chefe registrou um desvio sistemático de posicionamento do mecanismo executor de 0,35 mm. Verificações anteriores do sistema de controle numérico por computador Siemens Sinumerik excluíram erros elétricos nos codificadores e folga nas junta de acoplamento. A diagnóstico mecânico da eixo de avanço identificou folga axial na transmissão roscada de esferas (RDE) do tipo Festo LSNG-63. O tempo nominal de vida do conjunto, segundo os cálculos, era de 35 000 horas, porém um aumento catastrófico da folga morta ocorreu após 14 200 horas de uso.
Falhas semelhantes param o equipamento de alta precisão e resultam em produtos defeituosos. Neste material, realizaremos um análise criminalística completa das causas da perda de precisão do CIP, com base nos requisitos dos padrões ISO e DSTU.
Visão do componente: construção e condições de operação Festo LSNG-63
Transmissão parafuso-rosca Festo LSNG-63 converte o movimento rotativo do servo-motor em deslocamento linear com alto rendimento (até 90-98%). A construção inclui um parafuso de alta precisão feito de aço endurecido (dureza 58-62 HRC conforme ISO 683-17), uma porca com circulação interna de esferas e um sistema de pré-tensão para eliminar o jogo axial.
Características técnicas do nó:
- Diâmetro nominal do parafuso: 63 mm
- Passo da rosca: 10 mm
- Classe de precisão conforme ISO 3408-3: T7 (desvio permitido do passo ±52 µm em 300 mm)
- Intervalo de temperatura de operação: de -20°C até +80°C
- Máximo carregamento dinâmico: 125 кН
- Calculado MTBF: 35 000 horas sob condições de lubrificação regular
O nó opera em condições de cargas axiais cíclicas de sinal variável com velocidade de deslocamento até 1,5 m/s e frequência de reversão até 40 ciclos/min.
Provas de falha: dados de medição e inspeção visual
Desmontagem e inspeção do nó na oficina UNITEC-D permitiram obter uma imagem precisa da degradação do mecanismo:
- Medição de folga: Índice de relógio (precisão 0,01 mm) indicou folga axial na porca de 0,28 mm, acima do limite máximo de 0,02 mm.
- Análise de vibração (análise espectral): Detectado aumento de picos nas frequências de rolamento de bolas (BPFO / BPFI) em 14 dB em comparação com a linha base, indicando danos nas trilhas de rolamento.
- Exame visual (zoom 10x): Observou-se micropitting e fadiga (spalling) nas ranhuras de rolamento do parafuso. A superfície das esferas perdeu o brilho especular, apresentando arranhões abrasivos.
- Condição do material lubrificante: A pasta lubrificante dentro da cavidade da porca misturou-se com poeira metálica e partículas abrasivas de escória, transformando-se em pasta de cor cinza com viscosidade aumentada.
Análise sistemática das causas raiz (Método 5 Porquês)
Para determinar a causa raiz foi utilizado o instrumento "5 Porquês" em conjunto com o diagrama de Ishikawa:
- Por que ocorreu o folga no rolamento? As trilhas de rolamento estavam desgastadas e o diâmetro das esferas diminuiu devido ao atrito abrasivo.
- Por que houve desgaste abrasivo? Partículas sólidas estranhas (poeira e escória) entraram no corpo da porca.
- Por que sujeira entrou dentro do nó protegido? Os selos de face da porca de fixação da CGP foram danificados.
- Por que os selos foram danificados prematuramente? As mangueiras de borracha perderam a elasticidade e se romperam devido ao funcionamento em condições de atrito seco e temperatura elevada (+75°C).
- Por que ocorreu o atrito seco e superaquecimento? O sistema de lubrificação centralizado não estava fornecendo óleo devido à obstrução do jato de limpeza fina.
Definições das causas raiz (lista classificada)
Com base nos resultados da investigação, os fatores que levaram à falha foram distribuídos de acordo com o grau de influência:
- Falha do sistema de lubrificação (Probabilidade 55%): Obstrução do canal de lubrificação e ausência de fornecimento de graxa de lítio com aditivos anti-escorregamento (EP) resultaram em atrito limite e aquecimento destrutivo do nó até +85°C (excesso do limite em 15°C).
- Contaminação por partículas estranhas (Probabilidade 30%): Penetração de escória através de selos degradados. Partículas atuaram como pasta de ajuste entre as esferas e a ranhura do parafuso.
- Perda do pré-tensão anterior (Probabilidade 15%): Devido ao impacto térmico e microfissuras, a força do pré-tensão da porca foi reduzida, acelerando as cargas de impacto durante a reversão.
Ações corretivas: remoção imediata e prevenção de longo prazo
Medidas operativas (Reparação imediata):
- Substituição completa do nó CGP Festo LSNG-63 por um novo conforme o catálogo de peças.
- Limpeza e ventilação das linhas de lubrificação sob pressão de 6 bar.
- Ajuste de paralelismo das guias com interferômetro a laser (tolerância de paralelismo conforme ISO 10791-7: não mais de 0,015 mm por 1000 mm).
Prevenção de longo prazo:
- Instalação de coberturas telescópicas adicionais e modernização da cortina de ar ao redor da zona de corte perigosa.
- Transição para óleo sintético da classe NLGI 2 com tolerância para altas cargas e implementação de lubrificador automático com controle de pressão.
- Integração de sensores de vibração e termometria para monitoramento contínuo do estado dos mancais e rolamentos.
Check-list rápido de diagnóstico para técnicos (Tablet-compatível)
Este checklist é destinado à verificação mensal do estado do CGP diretamente na oficina:
- [ ] Verificar a presença e o estado da película de lubrificante na superfície de trabalho da porca. O lubrificante deve ser uniforme, sem manchas pretas.
- [ ] Medir o folga axial com um indicador de tipo relógio (valor crítico > 0,05 mm).
- [ ] Avaliar o estado dos anéis de vedação da porca quanto à ausência de trincas, rachaduras e deformações.
- [ ] Verificar a temperatura do corpo da porca com pirômetro sem contato (norma até +65°C).
- [ ] Escutar o nó usando um estetoscópio eletrônico para a presença de ruídos metálicos estranhos.
- [ ] Verificar o funcionamento do sistema automático de lubrificação: ativação dos dosadores e pressão na linha (pressão de trabalho 30-50 bar).
- [ ] Limpar as áreas abertas da porca dos restos de líquido tecnológico e poeira com um limpador certificado especializado.
- [ ] Verificar a fixação dos mancais do parafuso quanto à presença de deslocamento axial.
Estratégia de prevenção de danos
Para garantir o funcionamento ininterrupto do equipamento nas empresas industriais ucranianas, recomenda-se seguir os seguintes intervalos de manutenção:
- Diariamente: Inspeção visual da integridade das mangas de proteção e presença de lubrificante.
- A cada 500 horas: Controle do nível e da qualidade do lubrificante na porca, verificação de folgas.
- A cada 2000 horas: Atualização completa do lubrificante consistente com lavagem prévia com solvente conforme o padrão ISO 12925-1.
- A cada 10 000 horas: Revisão programada ou substituição do nó de CGP de acordo com o regulamento do fabricante.
Conclusão
Saída prematura de falha da transmissão de roda-parafuso Festo LSNG-63 foi causada pela reação em cadeia: a contaminação do sistema de lubrificação levou ao atrito seco, superaquecimento e destruição dos selos, resultando na entrada de partículas abrasivas na porca. O cumprimento do regulamento de manutenção, o controle da pureza do lubrificante e o uso de componentes originais de qualidade permitem evitar paradas do equipamento. Selecione os componentes de reposição necessários, parafusos precisos e elementos complementares em UNITEC-D E-Catalog.
Referências e padrões
- ISO 3408-3:2006 — Transmissões esférico-parafuso. Parte 3: Requisitos de precisão e tolerâncias de medição.
- ISO 281:2007 — Rolamentos de rolemento. Capacidade de carga dinâmica e vida nominal.
- DSTU EN 60204-1:2015 — Segurança de máquinas. Eletricidade de máquinas e equipamentos.
- ISO 12925-1:2018 — Materiais lubrificantes, óleos industriais e produtos relacionados.
- Documentação Técnica Festo: Manuais de Manutenção de Montagens de Parafusos de Bola da Série LSNG.
