Le viti a ricircolo di sfere, in quanto componenti fondamentali dei sistemi di trasmissione di precisione, influenzano direttamente l'accuratezza dei sistemi meccanici attraverso la loro stabilità operativa. Questo articolo affronta tre principali categorie di problemi tipici: gioco eccessivo, movimento irregolare e guasto dei componenti, fornendo approfondimenti tecnici sulle loro cause e soluzioni.
I. Problemi di gioco eccessivo
1. Precarico insufficiente
Causa: La mancanza di precarico o un precarico inadeguato porta allo slittamento del dado a causa del peso proprio nelle installazioni verticali, con conseguente gioco significativo in condizioni di assenza di carico.
Analisi: Le viti a ricircolo di sfere non precaricate possono presentare un gioco superiore a 0,05 mm, compromettendo la precisione di posizionamento e limitando l'uso ad applicazioni a basso carico e bassa precisione.
Soluzioni:
▶ Applicare un precarico equivalente all'1–3% del carico dinamico nominale utilizzando un precarico a doppio dado o a molla;
▶ Scegliere strutture a dado singolo con precarico integrato (classe di precisione C5 o superiore) per scenari ad alta precisione.
2. Eccessiva deflessione torsionale
Causa: Trattamento termico improprio (durezza insufficiente, distribuzione non uniforme della durezza o materiale tenero) o un rapporto lunghezza-diametro eccessivamente elevato (L/D > 70) che riduce la rigidità.
Analisi: Un rapporto L/D superiore a 70 può causare l'abbassamento della vite a causa del peso proprio, portando a un disallineamento del dado e a un aumento del gioco; una durezza del materiale inferiore agli standard accelera l'usura.
Soluzioni:
▶ Mantenere L/D ≤ 60 e utilizzare supporti fissi a doppia estremità (invece di supporti su un solo lato) per carichi pesanti;
▶ Selezionare acciaio legato ad alta resistenza (ad esempio, SUJ2) e garantire che il trattamento termico soddisfi gli standard di durezza del settore (sfera: HRC 62–66, dado: HRC 58–62, vite: HRC 56–62).
3. Selezione e installazione improprie dei cuscinetti
Causa: Utilizzo di cuscinetti radiali a gola profonda invece di cuscinetti obliqui, o disallineamento durante l'installazione dei cuscinetti (errore di perpendicolarità > 0,02 mm/m).
Analisi: I cuscinetti radiali a gola profonda non possono sopportare carichi assiali, causando gioco assiale; l'inclinazione del cuscinetto porta a variazioni periodiche del gioco.
Soluzioni:
▶ Dare la priorità ai cuscinetti obliqui con un angolo di contatto di 60° (ad esempio, serie 7000), installati schiena contro schiena;
▶ Assicurare la perpendicolarità del supporto del cuscinetto alla spalla della vite entro una tolleranza di 0,01 mm durante la lavorazione, utilizzando doppi controdadi per l'antiallentamento.
4. Rigidità di supporto inadeguata
Causa: Materiali a parete sottile o a bassa resistenza (ad esempio, ghisa invece di acciaio) per dadi o supporti dei cuscinetti.
Analisi: La deformazione elastica sotto carico sposta l'asse della vite, aumentando effettivamente il gioco.
Soluzioni:
▶ Aumentare lo spessore della parete di supporto (consigliato ≥15 mm) o rinforzare con strutture nervate;
▶ Utilizzare acciaio 45# con tempra e rinvenimento (durezza HB220–250) per i componenti critici.
II. Problemi di movimento irregolare
1. Difetti di precisione di lavorazione
(1) Rugosità superficiale eccessiva
Causa: Precisione di rettifica insufficiente per le piste vite/dado (Ra > 0,4μm) o errore di rotondità della sfera > 0,001 mm.
Soluzioni: Adottare processi di superfinizione per controllare la rugosità della pista a Ra ≤ 0,2μm; vagliare le sfere per un errore di rotondità ≤ 0,0005 mm.
(2) Deviazione del passo/avanzamento
Causa: Precisione inadeguata degli utensili di lavorazione della filettatura (ad esempio, errore cumulativo del passo > ±0,015 mm/300 mm).
Soluzioni: Utilizzare rettificatrici ad alta precisione (accuratezza di posizionamento ±0,005 mm) e ispezionare completamente le viti finite con strumenti di misurazione del passo laser.
(3) Guasto del sistema di ricircolo
Causa: Disallineamento dei tubi di ricircolo (>0,5 mm di offset) o bave all'interno dei tubi che causano inceppamenti delle sfere.
Soluzioni: Utilizzare dispositivi di posizionamento per allineare i tubi di ricircolo con le piste; eseguire prove di funzionamento a vuoto a velocità ≥500 mm/s dopo l'assemblaggio.
2. Ingresso di materiale estraneo e guasto della lubrificazione
(1) Contaminazione della pista
Causa: Mancanza di protezione dalla polvere (ad esempio, raschiatori), che consente a trucioli di lavorazione (>50μm) o polvere di entrare nelle piste.
Soluzioni: Installare guarnizioni a doppio labbro (protezione IP54); pulire le piste con cherosene e ripristinare il grasso a base di litio (NLGI Grado 2) ogni 200 ore di funzionamento.
(2) Lubrificazione insufficiente
Causa: Superamento degli intervalli di lubrificazione (>200 ore) o utilizzo di grasso errato (ad esempio, a base di calcio invece che a base di litio).
Soluzioni: Integrare sistemi di lubrificazione automatica (intervallo di ingrassaggio ≤8 ore) per le apparecchiature automatizzate; utilizzare grasso al bisolfuro di molibdeno per ambienti ad alta temperatura.
3. Disallineamento dell'installazione
Causa: Errore di parallelismo tra il supporto del dado e la guida > 0,1 mm/m o errore di coassialità tra il foro del supporto del cuscinetto e l'asse della vite > 0,03 mm.
Analisi: Il carico eccentrico aumenta l'attrito della pista di oltre il 30% a causa dello stress unilaterale sulle sfere.
Soluzioni: Calibrare con un comparatore durante l'installazione (parallelismo ≤0,05 mm/m, coassialità ≤0,02 mm); utilizzare spessori per l'allineamento, se necessario.
III. Problemi di guasto dei componenti
1. Rottura della sfera
Causa:
▶ Difetti del materiale (ad esempio, inclusioni) o trattamento termico insufficiente (durezza ▶ Concentrazione dello stress termico (differenza di temperatura >50°C che causa uno stress >800 MPa a causa della mancata corrispondenza del coefficiente di espansione).
Soluzioni:
▶ Selezionare sfere in acciaio per cuscinetti SUJ2 e scartare quelle difettose tramite ispezione con particelle magnetiche;
▶ Aggiungere raffreddamento
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