Problemi comuni con le viti a sfera: analisi delle cause e soluzioni

I. Problemi di reazione eccessiva

1. Precarico insufficiente

• Causa: la mancanza di precarico o un precarico insufficiente porta allo slittamento dei dadi a causa del peso interno negli impianti verticali, con conseguente reazione negativa significativa in condizioni di non carico.
• Analisi: le viti a sfere non precaricate possono presentare reazioni contrarie superiori a 0,05 mm, compromettendo la precisione del posizionamento e limitando l'uso a applicazioni a basso carico e bassa precisione.
• Soluzioni:
  ▶ Applicare un carico preliminare equivalente all'1% del carico dinamico nominale utilizzando un precarico a doppio dado o a molla;
  ▶ Scegli le strutture a una nocciolina con precarico integrato (classe di precisione C5 o superiore) per scenari ad alta precisione.

2. Deflezione torsionale eccessiva

• Causa: trattamento termico improprio (durezza insufficiente, distribuzione della durezza irregolare o materiale morbido) o rapporto lunghezza/diametro eccessivamente elevato (L/D > 70) che riduce la rigidità.
• Analisi: un rapporto L/D superiore a 70 può causare l'affacciamento della vite a causa del peso interno, con conseguente disallineamento dei dadi e aumento delle reazioni negative; la durezza del materiale non conforme alle norme accelera l'usura.
• Soluzioni:
  ▶ mantenere L/D ≤ 60 e utilizzare supporti fissi a doppia estremità (invece di supporti a lato unico) per carichi pesanti;
  ▶ Selezionare acciaio legato ad alta resistenza (ad esempio, SUJ2) e assicurarsi che il trattamento termico soddisfi gli standard di durezza dell'industria (sfera: HRC 62?? 66, dadi: HRC 58?? 62, vite: HRC 56?? 62).

3Selezione e installazione improprie dei cuscinetti

• Causa: utilizzo di cuscinetti a sfera a scanalatura profonda invece di cuscinetti a contatto angolare o disallineamento durante l'installazione del cuscinetto (errore di perpendicolarità > 0,02 mm/m).
• Analisi: i cuscinetti a sfera a scanalatura profonda non possono sopportare carichi assiali, causando un gioco assiale; l'inclinazione del cuscinetto porta a variazioni periodiche di reazione.
• Soluzioni:
  ▶ dare la priorità ai cuscinetti angolari con un angolo di contatto di 60° (ad esempio, serie 7000), installati schiena a schiena;
  ▶ Assicurarsi che la perpendicolarità del sedile del cuscinetto alla spalla della vite sia entro una tolleranza di 0,01 mm durante l'elaborazione, utilizzando doppi blocchi per evitare lo scioglimento.

4Rigidità di supporto insufficiente

• Causa: materiali di pareti sottili o di bassa resistenza (ad esempio, ghisa anziché acciaio) per sedili a dadi o cuscinetti.
• Analisi: la deformazione elastica sotto carico sposta l'asse della vite, aumentando efficacemente la reazione.
• Soluzioni:
  ▶ Aumentare lo spessore della parete di supporto (consigliato ≥ 15 mm) o rinforzare con strutture a nervature;
  ▶ Utilizzare acciaio 45# con raffreddamento e temperatura (durezza HB220-250) per i componenti critici.

II. Problemi di movimento irregolare

1. difetti di precisione di lavorazione

• (1) Sovrapposizione eccessiva
  • Causa: Precisione di macinatura insufficiente per le corsie di vite/nocciolo (Ra > 0,4 μm) o errore di rotondità della sfera > 0,001 mm.
  • Soluzioni: adottare processi di superfinitura per controllare la rugosità della corsia a Ra ≤ 0,2 μm; sfere per errore di rotondità ≤ 0,0005 mm.
• (2) Deviazione di piombo/pice
  • Causa: precisione insufficiente degli utensili di lavorazione del filo (ad esempio, errore cumulativo di passo > ± 0,015 mm/300 mm).
  • Soluzioni: utilizzare macchine di rettifica ad alta precisione (precisione di posizionamento ± 0,005 mm) e ispezionare pienamente le viti finite con strumenti di misura del piombo laser.
• (3) Errore del sistema di ricircolazione
  • Causa: disallineamento dei tubi di ricircolazione (> 0,5 mm di spostamento) o abrasioni all'interno dei tubi che causano blocchi a sfera.
  • Soluzioni: utilizzare dispositivi di posizionamento per allineare i tubi di ricircolazione con le corsie; effettuare prove di funzionamento senza carico a velocità ≥ 500 mm/s dopo il montaggio.

2. Ingressione di materiali estranei e difetti di lubrificazione

• (1) Contaminazione della pista
  • Causa: mancanza di protezione contro la polvere (ad esempio, raschiatrici), che consente ai chip di lavorazione (> 50 μm) o alla polvere di penetrare nelle corsie.
  • Soluzioni: installare sigilli a doppia bocca (protezione IP54); pulire le corsie con cherosene e ricostituire il grasso a base di litio (NLGI Grade 2) ogni 200 ore di funzionamento.
• (2) Lubrificazione insufficiente
  • Causa: superamento degli intervalli di lubrificazione (> 200 ore) o utilizzo di un grasso non corretto (ad es. a base di calcio anziché a base di litio).
  • Soluzioni: integrare sistemi di lubrificazione automatici (intervallo di ingrasso ≤ 8 ore) per le apparecchiature automatizzate; utilizzare grasso a disolfuro di molibdeno per ambienti ad alta temperatura.

3. Disallineamento dell'impianto

• Causa: errore di parallelizzazione tra il sedile del dado e il binario di guida > 0,1 mm/m o errore di coassialità tra il foro del sedile del cuscinetto e l'asse della vite > 0,03 mm.
• Analisi: il carico eccentrico aumenta l'attrito della pista di gara di oltre il 30% a causa dello stress unilaterale sulle palle.
• Soluzioni: calibrare con un indicatore di quadrante durante l'installazione (parallelismo ≤ 0,05 mm/m, coassialità ≤ 0,02 mm); utilizzare per l'allineamento, se necessario, dei rivestimenti.

III. Problemi di guasto dei componenti

1Frattura a sfera.

• Causa:
  ▶ difetti di materiale (ad esempio, inclusioni) o trattamento a basso calore (durezza)▶ Concentrazione di sollecitazione termica (differenza di temperatura > 50°C che causa sollecitazione > 800MPa a causa del coefficiente di disallineamento di espansione).
• Soluzioni:
  ▶ Selezionare le sfere di acciaio del cuscinetto SUJ2 e respingere quelle difettose mediante ispezione magnetica delle particelle;
  ▶ Aggiungere strutture di raffreddamento (ad es. viti vuote con liquido di raffreddamento) per applicazioni ad alta velocità, limitando l'aumento della temperatura a ≤30°C.

2Danni al tubo di ricircolazione

• Causa: sovraccarico (nozzo che supera la marcia effettiva di > 10 mm) o urto durante l'installazione (forza > 50 N).
• Analisi: i tubi deformati bloccano la circolazione della palla, causando aumento di pressione locale e spalling della pista di gara (durata di stanchezza ridotta del 70%).
• Soluzioni:
  ▶ Impostare due limiti (duro + morbido) con un margine di sicurezza ≥ 5 mm nel software di controllo;
  ▶ Utilizzare tubi di recircolazione in nylon resistenti agli urti (invece di plastica) e testare i limiti di corsa dopo il montaggio.

3- Frattura alla spalla.

• Causa:
  ▶ difetti di progettazione (radio di transizione)2.5);
  ▶ Torsione irregolare della nocciola di blocco (deviazione > ± 10%) che provoca una fuoriuscita della spalla > 0,02 mm.
• Soluzioni:
  ▶ Ottimizzare la progettazione della spalla con raggi di transizione R5 R8 mm e eseguire analisi degli elementi finiti (fattore di sicurezza ≥ 2,0);
  ▶ Stringere le chiusure con una chiave a coppia (ad esempio, nocciola M20: 150-180N·m) e assicurare una fuoriuscita della spalla ≤ 0,01 mm.

IV. Raccomandazioni di manutenzione preventiva

1. Ispezioni periodiche:
   • Misurazione delle reazioni avverse: utilizzare un indicatore di quadrante per controllare le reazioni avverse (a carico nullo ≤ 0,01 mm, a carico pieno ≤ 0,03 mm);
   • Analisi delle vibrazioni: monitorare le vibrazioni con accelerometri (valore RMS ≤ 1,5 m/s2).
2. Gestione della lubrificazione:
   • Lubrificazione manuale: applicare grasso (1/3 di volume di dadi) ogni 100 ore di funzionamento;
   • Lubrificazione automatica: utilizzare distributori progressivi con 0,5 ‰ 1 ml di grasso per iniezione, con un intervallo di 4 ore.
3. Gestione dei ricambi:
   • Ricambi critici: sfere di scorta (stesso lotto), tubi di ricircolazione e sigilli;
   • Sostituzione programmata: sostituire le viti a sfera ogni 3 anni o 10.000 ore in condizioni di alta velocità.