Lubrificazione delle viti a ricircolo di sfere: olio vs grasso, guida agli intervalli e migliori pratiche di manutenzione

Cosa fa la lubrificazione all'interno di una vite a ricircolo di sfere

Il contatto tra una sfera d'acciaio e una pista di rotolamento temprata non è un'interazione liscia da superficie-a-superficie. A livello microscopico, si tratta di una serie di punti di contatto ad alta-pressione in cui la sfera si deforma leggermente sotto carico. Senza un film lubrificante in questi punti di contatto, le superfici metalliche interagiscono direttamente - producendo attrito, calore e micro-usura progressiva che alla fine degrada sia le sfere che la geometria della pista.

Una pellicola lubrificante nel punto di contatto fa tre cose contemporaneamente. Separa le superfici metalliche per evitare il contatto diretto. Trasporta il calore lontano dalla zona di contatto. E riduce la resistenza al rotolamento che il motore di trazione deve superare.

Quando la lubrificazione è insufficiente, tutte e tre le funzioni si degradano contemporaneamente: le superfici entrano in contatto diretto, il calore si accumula localmente e l'attrito di funzionamento aumenta. Il risultato è una vite a ricircolo di sfere che funziona più rumorosamente, si surriscalda e perde la precisione dimensionale più velocemente di quanto previsto dalla sua durata di servizio nominale.

Un punto spesso frainteso: la qualità della lubrificazione influisce sulla durata e sulla scorrevolezza di una vite a ricircolo di sfere, ma non modifica il carico dinamico nominale Ca stampato sul catalogo. Ca è un parametro del prodotto definito dalla geometria, dal materiale e dal processo di produzione della vite. Ciò che determina la lubrificazione è se la vite raggiunge effettivamente la durata nominale durante il funzionamento.

Olio vs grasso: come scegliere

I due tipi principali di lubrificanti per viti a ricircolo di sfere sono olio e grasso. Si comportano diversamente, si adattano a condizioni operative diverse e richiedono approcci di manutenzione diversi. La scelta errata di - utilizzando un grasso pesante in un'applicazione ad alta-velocità, ad esempio - può aumentare la resistenza al funzionamento e la generazione di calore anziché ridurle.

Olio lubrificante

L'olio ha una bassa viscosità e scorre liberamente attraverso il circuito della sfera. Ciò lo rende particolarmente-adatto alle applicazioni ad alta-velocità in cui le sfere circolano rapidamente e necessitano di una pellicola continuamente rinnovata. L'olio dissipa inoltre il calore in modo più efficace del grasso perché scorre lontano dalla zona di contatto e può essere raccolto, raffreddato e ricircolato nei sistemi di lubrificazione centralizzati.

Lo svantaggio del petrolio è che non rimane al suo posto. Su una vite a ricircolo di sfere che funziona raramente, l'olio fuoriesce dalle superfici di contatto tra i cicli, lasciando la pista temporaneamente asciutta all'avvio. Ciò rende l'olio meno adatto per applicazioni a bassa-velocità o con servizio intermittente-a meno che non sia presente un sistema di fornitura continua.

Utilizzare l'olio quando:

• La velocità operativa produce un valore Dm·N superiore a circa 70.000 (Dm=diametro medio della vite in mm, N=velocità di rotazione in RPM)
• Sulla macchina è installato un sistema di lubrificazione centralizzato
• L'applicazione è un asse CNC ad alta-velocità o un avanzamento mandrino di precisione
• Il rinnovamento coerente del film è garantito dal design del sistema di lubrificazione

Tipo di olio consigliato: olio per mandrini o olio per guide da ISO VG 32 a VG 68, a seconda della velocità e del carico. La viscosità più elevata (VG 68) è adatta a carichi più pesanti e velocità inferiori; una viscosità inferiore (VG 32) è adatta a velocità più elevate.

Grasso lubrificante

Il grasso è olio combinato con un addensante che mantiene il lubrificante in posizione sulle superfici di contatto. Rimane dove viene applicato, rendendolo la scelta pratica per la maggior parte delle installazioni industriali di viti a ricircolo di sfere che non sono collegate a un sistema di alimentazione dell'olio centralizzato.

Il grasso è più tollerante nei cicli di lavoro intermittenti perché l'addensante continua a rilasciare olio nella zona di contatto anche durante i periodi di bassa attività. Fornisce inoltre una migliore resistenza alla contaminazione da polvere e trucioli, aspetto rilevante nelle lavorazioni meccaniche e negli ambienti industriali generali.

La limitazione del grasso è che alle alte velocità, l'addensante può agitarsi e causare il riscaldamento e il degrado del grasso più velocemente di quanto farebbe l'olio. Nelle applicazioni-a velocità molto elevata, il grasso può aumentare anziché diminuire la resistenza al funzionamento.

Utilizzare il grasso quando:

• Non è presente alcun sistema di lubrificazione centralizzata ad olio
• La velocità operativa è moderata (Dm·N inferiore a circa 70.000)
• L'asse funziona in modo intermittente o con cicli di lavoro variabili
• Nell'ambiente sono presenti polvere, trucioli o umidità che potrebbero contaminare un lubrificante più leggero
• L'asse è verticale, dove l'olio defluirebbe lontano dalla zona di contatto

Tipo di grasso consigliato: grasso a base di litio-o complesso al litio-grado NLGI 1 o 2 per applicazioni industriali generali. Per velocità più elevate, un grasso sintetico a bassa viscosità-base-olio-(base PAO o estere) offre prestazioni ad alta-velocità migliori rispetto ai prodotti a base-olio-minerale.

Considerazioni sull'ambiente speciale

Applicazioni alimentari e mediche:I grassi standard a base di litio-non sono adatti. Qualsiasi lubrificante utilizzato nella lavorazione degli alimenti, nelle apparecchiature farmaceutiche o nella produzione di dispositivi medici deve essere certificato NSF H1 per il contatto accidentale con gli alimenti. I grassi NSF H1 a base di olio minerale bianco- sono disponibili presso la maggior parte dei principali fornitori di lubrificanti e devono essere specificati in fase di progettazione dell'apparecchiatura, non aggiunti come ripensamento.

Ambienti a bassa-temperatura (sotto 0 gradi):I grassi standard si addensano notevolmente alle basse temperature, il che aumenta la resistenza all'avviamento e può impedire al lubrificante di raggiungere le superfici di contatto durante le prime rotazioni. Specificare un grasso sintetico classificato per la temperatura operativa minima prevista. I grassi a base PAO- rimangono generalmente pompabili ed efficaci fino a -30 gradi o meno, a seconda della formulazione.

Ambienti ad alta-temperatura (sopra gli 80 gradi):I grassi a base di olio minerale- si ossidano ed evaporano più rapidamente a temperature elevate, riducendo l'intervallo di lubrificazione effettivo. I grassi completamente sintetici o i grassi con un pacchetto di additivi-per alte temperature mantengono meglio le prestazioni al di sopra degli 80 gradi.

Riepilogo del confronto:

Intervalli di lubrificazione: quanto spesso è sufficiente

Non esiste un unico intervallo di lubrificazione corretto per tutte le applicazioni con viti a ricircolo di sfere. L'intervallo dipende dalla velocità operativa, dal carico, dalla temperatura, dall'esposizione alla contaminazione, dal tipo di lubrificante e dall'eventuale utilizzo di guarnizioni e raschiatori nell'installazione.

I seguenti intervalli di riferimento sono punti di partenza per viti a sfere lubrificate con grasso-in tipici ambienti industriali. Dovrebbero essere regolati in base alle condizioni operative effettive e confermati monitorando la temperatura di funzionamento e il rumore.

Per i sistemi lubrificati a olio-collegati a una fornitura centralizzata, l'olio stesso viene continuamente rinnovato. In queste installazioni, le attività di manutenzione rilevanti sono il monitoraggio del livello e delle condizioni dell'olio, la sostituzione dell'olio all'intervallo consigliato dal produttore della macchina (tipicamente ogni 6-12 mesi) e l'ispezione dei filtri e delle linee di distribuzione.

Segni che l'intervallo deve essere abbreviato:

• La temperatura di esercizio alla chiocciola è costantemente più alta rispetto alla messa in servizio
• Il rumore udibile è aumentato dall'ultima lubrificazione
• La precisione del posizionamento è diminuita senza una causa meccanica
• Vicino al dado è presente contaminazione visibile (trucioli, liquido refrigerante, polvere).

Quanto lubrificante applicare

Applicare una quantità insufficiente di lubrificante è un problema ovvio. Applicarne una quantità eccessiva è meno ovvio, ma causa problemi reali: il grasso in eccesso viene spostato nel percorso di ritorno della sfera, aumenta la resistenza allo scorrimento, genera calore e può contaminare i componenti o i pezzi vicini.

Prima installazione (primo montaggio):
Riempi l'interno del dado fino a circa un-terzo o-metà del volume interno disponibile. L'obiettivo è quello di rivestire tutte le sfere e le piste con una pellicola continua senza riempire la chiocciola a tal punto da costringere le sfere a passare attraverso una massa solida di grasso.

La maggior parte delle chiocciole delle viti a ricircolo di sfere è dotata di un ingrassatore (nipplo) sul corpo della chiocciola. Applicare lentamente il grasso attraverso questo raccordo ruotando manualmente l'albero della vite, in modo che il grasso si distribuisca uniformemente attraverso il circuito della sfera prima che l'asse venga messo in funzione.

Manutenzione ordinaria (rifornimento):
Ciascuna dose di rifornimento dovrebbe corrispondere a circa il 10–20% della quantità di riempimento iniziale. Per un dado SFU 2005 standard (diametro 20 mm, passo 5 mm), un riempimento iniziale tipico potrebbe essere di 2–3 grammi; ogni rifornimento di routine sarebbe di 0,3–0,6 grammi. I dadi più grandi richiedono proporzionalmente di più.

Se la chiocciola non dispone di un ingrassatore, l'approccio pratico consiste nell'applicare una piccola quantità di grasso direttamente sull'albero della vite esposto davanti alla chiocciola, quindi far percorrere più volte l'intera corsa dell'asse per far penetrare il lubrificante nella zona di contatto.

Un utile controllo sul campo:Dopo aver applicato il grasso e fatto funzionare l'asse, controllare la temperatura del corpo della chiocciola dopo 10–15 minuti di funzionamento. Una vite a ricircolo di sfere correttamente lubrificata che funziona a velocità moderata dovrebbe raggiungere una temperatura stabile di 5–15 gradi superiore a quella ambiente. Se la temperatura continua a salire o supera i 60 gradi nel dado, ciò potrebbe indicare troppo grasso (sbattimento) o troppo poco (pellicola inadeguata). Regolare la quantità di conseguenza.

Metodi di lubrificazione: manuale, automatica e centralizzata

Lubrificazione manuale (pistola per grasso o siringa)

L'approccio più comune nelle apparecchiature di piccole e medie-dimensioni. Una pistola per grasso o una siringa dosatrice viene utilizzata per iniettare il grasso attraverso il raccordo del dado all'intervallo programmato.

La lubrificazione manuale è a basso-costo e non richiede hardware aggiuntivo, ma dipende interamente dal rispetto costante del programma di manutenzione. Negli ambienti ad alta-produzione in cui la macchina funziona continuamente, gli intervalli di lubrificazione manuale sono facili da perdere. Un registro scritto della lubrificazione attaccato alla macchina è un modo semplice ma efficace per mantenere la disciplina.

Ideale per:Attrezzature con pochi punti di lubrificazione, dadi accessibili e una routine di manutenzione strutturata.

Lubrificatori automatici a punto singolo-

Un lubrificatore a punto singolo- è un dispositivo a cartuccia autonomo-montato direttamente sull'ingrassatore del dado ed eroga una dose controllata e continua di grasso per un periodo prestabilito (tipicamente 1, 6 o 12 mesi). Il dispositivo funziona senza alimentazione esterna, utilizzando un meccanismo-azionato a gas o a molla-per spingere lentamente il grasso nel dado.

Questi dispositivi eliminano il rischio di mancati intervalli di lubrificazione e sono particolarmente utili su assi di difficile accesso per la manutenzione manuale - all'interno di recinzioni, su portali sopraelevati o su linee automatizzate-a ciclo elevato.

La limitazione è il costo per punto di lubrificazione e la necessità di sostituire la cartuccia quando è vuota. Inoltre, non possono rispondere alle mutevoli condizioni operative: una macchina che esegue doppi turni esaurirà il lubrificante più velocemente di quanto il dispositivo sia calibrato.

Ideale per:Assi di difficile accesso--, apparecchiature automatizzate- a ciclo elevato e applicazioni in cui la manutenzione manuale non può essere programmata in modo affidabile.

Sistemi di lubrificazione centralizzata (standard per macchine CNC)

La maggior parte dei centri di lavoro CNC e delle rettificatrici di precisione sono dotati di un sistema di lubrificazione centralizzato che distribuisce olio o grasso a più punti di lubrificazione - viti a ricircolo di sfere, guide lineari e cuscinetti del mandrino - attraverso una rete di linee di distribuzione e valvole di dosaggio.

Il sistema è controllato dal CNC della macchina, che attiva un impulso di lubrificazione a intervalli prestabiliti (tipicamente ogni 30-120 minuti di funzionamento della macchina-). La quantità erogata in ciascun punto è stabilita dalla taratura della valvola dosatrice.

Per le macchine con lubrificazione centralizzata, le attività di manutenzione consistono nel monitoraggio del livello del serbatoio, nel rabbocco con il corretto grado di lubrificante, nell'ispezione delle linee di distribuzione per perdite o ostruzioni e nella sostituzione completa del lubrificante all'intervallo raccomandato dal produttore della macchina.

Importante:Non mescolare mai gradi o marche di lubrificanti in un sistema centralizzato senza verificare la compatibilità. Alcuni tipi di addensanti per grasso sono incompatibili tra loro e formano un deposito duro che blocca le linee di distribuzione.

Ideale per:Macchine CNC multi-asse, apparecchiature di rettifica di precisione e qualsiasi macchina in cui è necessaria una lubrificazione uniforme e automatizzata in più punti.

Lubrificazione al primo montaggio: il passaggio più spesso saltato

La fase di assemblaggio è quella in cui più spesso nascono i problemi di lubrificazione, perché è la fase a cui si presta meno attenzione.

Una vite a ricircolo di sfere che arriva dal produttore è dotata di un leggero rivestimento protettivo applicato per proteggerla dalla corrosione durante la spedizione e lo stoccaggio. Questo rivestimento non è un lubrificante funzionale. Prima di installare e mettere in funzione la vite per la prima volta, è necessario lubrificarla adeguatamente con il lubrificante che verrà utilizzato in servizio.

Il funzionamento di una nuova vite a ricircolo di sfere a secco o solo con il rivestimento protettivo, anche per un breve periodo durante la messa in servizio della macchina, può creare modelli di usura sulla pista che persistono per tutta la vita della vite e accelerare il degrado a lungo-termine.

La procedura corretta in fase di assemblaggio:

1. Pulisci l'albero della vite con un panno pulito-privo di lanugine per rimuovere i residui di imballaggio. Non utilizzare solventi che potrebbero intaccare le guarnizioni.
2. Applicare il lubrificante selezionato sull'albero della vite nell'area che sarà coperta dal dado.
3. Avvitare lentamente il dado sull'albero, ruotandolo a mano per garantire che il lubrificante venga immesso nel circuito della sfera prima che venga applicata l'alimentazione.
4. Se il dado è dotato di ingrassatore, iniettare la quantità di riempimento iniziale attraverso il raccordo dopo aver avvitato il dado sull'albero.
5. Eseguire l'asse attraverso diversi cicli lenti-di corsa completa prima di utilizzarlo a velocità o carico normali.

Questa lubrificazione iniziale richiede dieci minuti e ha un effetto misurabile sulle prestazioni a lungo-termine. Dovrebbe essere un passaggio documentato nella lista di controllo dell'assemblaggio della macchina, non un ripensamento.

Errori comuni di lubrificazione

Conclusione

La lubrificazione delle viti a sfere non è complicata, ma richiede scelte ponderate: il tipo di lubrificante giusto per la velocità e le condizioni di carico, l'intervallo giusto per l'ambiente operativo, la giusta quantità per rivestire le superfici di contatto senza causare agitazioni e il metodo giusto per garantire che il lubrificante raggiunga effettivamente il circuito delle sfere.

La conseguenza di queste scelte corrette è che la vite a ricircolo di sfere funziona alla temperatura operativa e al livello di rumore per cui è stata progettata e raggiunge o supera la durata di esercizio nominale. La conseguenza di sbagliarli è un graduale degrado che sembra un problema di qualità del prodotto ma in realtà è un problema di manutenzione.

Se stai specificando una nuova installazione di viti a ricircolo di sfere e desideri indicazioni sul tipo di lubrificante, sull'intervallo e sul metodo di lubrificazione per le condizioni specifiche dell'asse, il team di ingegneri di DLY può esaminare i tuoi requisiti e fornire una raccomandazione insieme alle specifiche del prodotto.