Smörjning av kulskruvsdrev – smörjmedel, applikationsområden och allmän information

Kulskruvar eller återcirkulerande kulspindlar ska aldrig användas utan smörjning, annars kan deras funktionalitet inte garanteras och deras livslängd förkortas. Smörjmedel som olja eller fett kan användas för smörjning. Denna artikel förklarar vilket smörjmedel som är lämpligt av vilka skäl och hur kulskruvarna smörjs optimalt.

Kulskruvar/återcirkulerande kulspindlar

Kulskruvar, även kända som återcirkulerande kulspindlar, är komponenter med hög precision som främst används där roterande rörelser behöver översättas till och från linjära rörelser. Så är exempelvis fallet vid lyft och sänkning av fixturer i både horisontell och vertikal riktning. Precisionen beror främst på kulskruvarnas låga glapp. Tack vare denna precision kan kulskruvar hjälpa till att generera en hög grad av repeterbarhet. Om en förspänd kulskruv används kan glappet minimeras ytterligare, vilket ytterligare ökar precisionen. De fungerar snabbt och tillförlitligt och används ofta som drivkraft för linjära guider. Det rekommenderas att alltid montera kulskruvar med ett fast lager eller ett flytande lager. Detta undviker vibrationer och böjning av kulskruven genom kompression.

Varför måste kulskruvarna smörjas?

Kulskruvar måste smörjas för smidig drift. Smörjmedlet bildar en skyddsfilm på alla viktiga delar av kulskruven (skruvaxel, rullyta på muttern och kulytan). Tack vare denna smörjfilm minimeras friktionen, vilket resulterar i en effektivare drift och förhindrar värmegenerering, vilket i sin tur minskar den termiska belastningen på enskilda komponenter. En god smörjning bidrar också till att öka den redan goda precisionen hos kulskruvar. Bra smörjning motverkar också problem som oundvikligen uppstår när flera metalldelar kommer i kontakt, särskilt i rörliga komponenter. Därför är smörjningen av kulskruvarna också en del av underhållet och det förlänger kulskruvens livslängd.

Korrekt applicering av smörjmedlet

Kulskruvar får aldrig användas utan smörjning, annars uppstår skador. Kulskruvar från MISUMI är redan förfyllda. I händelse av att en icke-förfylld kulskruv används och initial smörjning är nödvändig vid tidpunkten för driftsättning eller om den måste smörjas på nytt, ges några instruktioner för korrekt hantering nedan.

Den viktigaste grundregeln är: Använd alltid samma smörjmedel. Olika smörjmedel får inte blandas med varandra. För om de blandas kan oönskade reaktioner mellan smörjmedlen uppstå, vilket exempelvis resulterar i klumpbildning och andra föroreningar, vilket kan ha en bestående negativ inverkan på kulskruvens funktion. Valet av rätt smörjmedel beror på användningsområdet och den avsedda tillämpningen.

Före den första smörjningen måste rosthämmande oljor och andra ämnen först avlägsnas. Den smörjs på nytt inom angivna intervall. Dessa intervall är lika olika som själva tillämpningarna: De beror på antalet driftstimmar, driftsförhållanden eller tillämpningen. Vissa driftsförhållanden kräver mer frekvent smörjning. Höga driftstemperaturer kan till exempel minska smörjmedlets smörjförmåga. Hög exponering för damm och andra partiklar leder till att smörjmedlet blir smutsigt och utbytbart snabbare.

För lyckad smörjning måste kulskruven först kontrolleras med avseende på skador, främmande partiklar och föroreningar. Ovanliga ljud kan också indikera ett fel. I nästa steg måste kulskruven rengöras med lämpliga rengöringsmedel och lösningsmedel. Dessa medel måste sedan sköljas av ordentligt från kulskruven. Nu utförs funktionstestet: Kulmuttern måste flyttas flera gånger över hela färdvägen över den torra, inte smord spindeln. Om de fungerar smidigt utan motstånd eller utan buller, fungerar rullkroppen och spindeln inte. Det återstående smörjmedlet som dispenseras av rullkropparna kan nu tas bort med en torr, luddfri trasa. Därefter måste kulskruven smörjas omedelbart enligt tillverkarens instruktioner och vid behov skyddas mot rost och andra skador med lämpliga medel. Det finns olika metoder för att smörja spindeln. Vid manuell smörjning appliceras smörjmedlet med t.ex. en pensel- eller fettpistolenhet. Det finns dock också automatiska smörjsystem som ger exakt rätt mängd smörjmedel.

Skillnaden mellan smörjning med olja och fett

Smörjfetter och oljor skyddar mot korrosion. De erbjuder dock olika fördelar och nackdelar samt möjliga tillämpningar.

Olja

Oljesmorda kulskruvar kan kräva mindre underhåll, eftersom oljan tar bort föroreningar och en stor del av de möjliga föroreningarna när den strömmar genom kulskruvmuttern. Till skillnad från fett pressas oljan inte längs med den gängade muttern, varigenom färre avlagringar bildas.

Andra fördelar med olja är:

• Olja kan appliceras direkt vid smörjpunkten. Den avlägsnar fukt och smuts och kan användas för kylning utöver smörjning.
• Oljor fungerar bra vid låga till medelhöga driftshastigheter, temperaturer och laststorlekar.

Under mer extrema förhållanden kan en oljebeläggning bli oanvändbar och den oupptäckta metall-till-metall-friktionen kan snabbt orsaka skador. Generellt sett är oljor dyrare än fett eftersom de kräver en pump och ett filtersystem för applikationen. Dessutom kan de vara orsaken till kontaminering på kulskruven om för mycket smörjmedel används eller smörjmedel är olämpligt för tillämpningen.

Fett

Fett kan appliceras direkt på spindeln eller i kulmuttern om den har öppna hål som kan pumpa fettet.

Andra fördelar med fett är:

• De är också lämpliga för höga rotationshastigheter.
• De är i allmänhet mer kostnadseffektiva och möjliggör ofta långa smörjningsintervaller.
• Smörjfetter kan bearbetas med tillsatser till syntetiska smörjmedel som tål extrema temperaturer, belastningar och rotationshastigheter.
• Det finns speciella fetter av vakuum- eller renrumskvalitet.

Det bör noteras att vissa fetter inte är kompatibla och till exempel leder till klumpbildning. Kompatibiliteten måste alltid kontrolleras i förväg. Dessutom ackumuleras fett ofta med slipande partiklar på kulskruvmuttrarna.

För kulskruvar eller kulåtercirkulerande skruvar finns det till exempel även specialutvecklat spindelfett med speciella egenskaper tillgängliga. Spindelfett är mycket visköst och säkerställer särskilt låg friktion.

Tillsatser

Tillsatser förbättrar egenskaperna hos fett. Till exempel kan fetter bearbetas med tillsatser till syntetiska smörjmedel som tål även extrema temperaturer, belastningar och rotationshastigheter. Tillsatsämnen minskar slitaget och minimerar friktionen. Fett bör till exempel inte användas tillsammans med molybdendisulfid eller grafit, eftersom friktionsvärdena de genererar är för låga.

Andra fördelar kan omfatta:

• Fett kan bättre motstå smuts
• Slitaget under belastning minskar
• Vibrationerna minskar

Olika fettklasser

National Lubricating Grease Institute (NLGI) är en internationell branschorganisation som arbetar för att främja utveckling och forskning inom smörjteknik. Dessutom publicerar de branschstandarder för fetter, t.ex. de nio NLGI-fettklasserna. Dessa är standardiserade och erkända över hela världen. Graderna sträcker sig från mycket flytande till extremt fast. Ett penetrationstest vid 25 °C för klassificeringen: Graden av fett kan fastställas baserat på penetrationsdjupet som uppstår när en standardiserad kon pressas in i fettet. Fettklasserna är lämpliga för olika tillämpningar:

• NLGI 000, 00 och 0: vid låga temperaturer, höga rotationshastigheter, i centrala smörjsystem
• NLGI 1 och 2: för allmän smörjning, allmänt använd, även lämplig för kulskruvar
• NLGI 3 och 4: om en högre konsistens krävs (långsamma, tungt belastade lagersystem)
• NLGI 5 och 6: för speciella tillämpningar, t.ex. i vertikala och svåråtkomliga områden

Rekommendationer

För att säkerställa att smörjningen är konstant är tumregeln att smörja var sjätte månad vid normal användning och var tredje månad vid tung användning. Detta håller friktionen och rullmotståndet mellan spåren och kullagren lågt. MISUMI kulskruvsprodukter fylls vanligtvis med smörjmedel före leverans. Om inget annat anges används ett litiumsaponiserat smörjmedel eller Multemp Grease PS2 som standardsmörjmedel beroende på produkt. Som ett alternativ till standardsmörjmedel finns följande typer av smörjmedel:

• Smörjmedel av L-typ: RT-100K - utmärkt värme- och oxidationsbeständighet samt vidhäftning och sammanhållningskraft. Dessutom är det få stänk och lågt läckage.
• G-typ smörjmedel: LG2 – renrumskompatibelt specialsmörjmedel för linjära styrningar, kulskruvsdrev osv.

Följande tabell ger en översikt över smörjningsprestandan hos smörjmedel som används i kulskruvar och jämför standardsmörjmedel med smörjmedelstyperna L och G:

Förhållanden på användningsplatsen

Förutom smörjning finns det fortfarande några villkor att tänka på när du använder kulskruvar på användningsstället. Rena omgivningsförhållanden ska råda på användningsstället, dvs. där damm eller andra partiklar kan tränga in i kulskruvsskydden ska användas. Annars kan kulskruven skadas och prestandan påverkas. Muttern får inte överskrida det användbara området (mellan pilarna) eftersom de rullande elementen som är installerade i muttern annars kan falla ut och orsaka fel eller totalt händelsefel:

Dessutom bör en kulskruv användas vid temperaturer på 0-80 °C, annars kan skador på roterande delar eller tätningsdelar uppstå.

Excursus - Smörjmedel i renrumsmiljöer

Mekaniska komponenter installeras också i renrummet. I denna miljö övervakas antalet partiklar som finns i luften och kan potentiellt leda till kontaminering, eftersom särskilt känsliga komponenter som halvledare tillverkas här. Det är absolut nödvändigt att hålla sig till gränserna. Det är därför inte förvånande att smörjmedel för kulskruvar exempelvis är föremål för särskilt höga krav om dessa ska användas i renrummet:

• Smörjmedlet får inte frigöra några partiklar.
• Den måste vara kemiskt stabil så att den inte frisätter reaktiva ämnen.
• Samtidigt måste den också vara kompatibel med andra material i renrummet för att inte utlösa en kemisk reaktion.

Syntetiska smörjmedel är särskilt lämpliga för renrum, till exempel på grund av deras höga renhet. Dessutom kan smörjmedel baserade på perfluorerade polyeteroljor och PTFE vanligtvis också användas utan några problem. De ger ett bra slitageskydd och är kemiskt resistenta mot steriliseringsprocesser i renrummet (t.ex. lösningar med väteperoxid, användning av varmånga).

På MISUMI är typ G idealisk för användning i renrum, t.ex. för linjära gejder och kulskruvar.