Mazání pohonů kuličkových šroubů – maziva, oblasti použití a obecné informace

Pohony kuličkových šroubů nebo recirkulační kuličková vřetena by se nikdy neměly používat bez mazání, jinak nelze zaručit jejich funkčnost a jejich životnost bude zkrácena. K mazání lze použít lubrikanty, jako je olej nebo mazivo. Tento článek vysvětluje, které mazivo je vhodné z jakých důvodů a jak optimálně mazat kuličkové šrouby.

Kuličkové šrouby/recirklační kuličková vřetena

Kuličkové šrouby, známé také jako recirkulační kuličková vřetena, jsou vysoce přesné komponenty, které se primárně používají tam, kde je třeba rotační pohyby převést do lineárních pohybů a zpět. To platí například při zvedání a spouštění upínacích prvků ve vodorovném i svislém směru. Přesnost je primárně způsobena nízkou vůli kuličkových šroubů. Díky této přesnosti mohou kuličkové šrouby pomoci generovat vysoký stupeň opakovatelnosti. Pokud se používají předepnuté kuličkové šrouby, lze vůli ještě více minimalizovat, což dále zvyšuje přesnost. Fungují rychle a spolehlivě a často se používají jako pohon pro lineární vodiče. Doporučuje se instalovat kuličkové šrouby vždy s pevným ložiskem nebo plovoucím ložiskem. Tím se zabrání vibracím a ohýbání kulového šroubu kompresí.

Proč je třeba kulové šrouby mazat?

Pro hladký provoz je nutné kuličkové šrouby namazat. Mazivo vytváří ochrannou vrstvu na všech důležitých částech kuličkového šroubu (hřídel šroubu, valivý povrch matice a povrch kuliček). Díky této mazací vrstvě je minimalizováno tření, což vede k efektivnějšímu provozu a předchází tvorbě tepla, což zase snižuje tepelné namáhání jednotlivých součástí. Dobré mazání také přispívá ke zvýšení již tak dobré přesnosti kuličkových šroubů. Dobré mazání také reaguje na problémy, které nevyhnutelně nastanou, když přijde do kontaktu několik kovových součástí, zejména u pohyblivých součástí. Proto je mazání kuličkových šroubů také součástí údržby a prodlužuje životnost kuličkového šroubu.

Správná aplikace maziva

Kuličkové šrouby nesmí být nikdy používány bez mazání, jinak dojde k poškození. Kuličkové šrouby dodávané společností MISUMI jsou již předplněné. V případě, že je použit předplněný kuličkový šroub a je nutné počáteční mazání v době uvedení do provozu nebo je nutné jej znovu promazat, níže jsou uvedeny některé pokyny pro správnou manipulaci.

Nejdůležitějším základním pravidlem je: vždy používejte stejné mazivo. Různá maziva se nesmí vzájemně míchat. Protože v případě smísení se mohou vyskytnout nežádoucí reakce mezi mazivy, které mohou vést například ke shlukování a jiným nečistotám, které mohou mít trvalý negativní dopad na funkčnost kuličkového šroubu. Výběr správného maziva závisí na oblasti použití a zamýšlené aplikaci.

Před prvním mazáním je nutné odstranit oleje a jiné látky potlačující rez. V určených intervalech je znovu promazáván. Tyto intervaly jsou stejně odlišné jako samotné aplikace: Závisí na počtu provozních hodin, provozních podmínkách nebo aplikaci. Některé provozní podmínky vyžadují častější mazání. Například vysoké provozní teploty mohou snížit mazivost maziva. Vysoká expozice prachu a dalším částečkám způsobí, že se mazivo zašpiní a je nutné je rychleji vyměnit.

Pro úspěšné opětovné namazání je nutné nejprve zkontrolovat, zda kuličkový šroub není poškozený, zda neobsahuje cizí částice a kontaminaci. Neobvyklé zvuky mohou také indikovat poruchu. V dalším kroku je nutné kulový šroub vyčistit vhodnými čisticími prostředky a rozpouštědly. Tyto prostředky je pak nutné důkladně opláchnout z kuličkového šroubu. Nyní se provádí funkční test: Matice šroubu musí být několikrát posunuta po celé dráze pohybu přes suché, nemazané vřeteno. Pokud běží hladce bez odporu nebo bez hluku, tělo válce a vřeteno fungují správně. Zbývající mazivo na tělech válečků lze nyní odstranit suchým hadříkem, který nepouští vlákna. Poté je nutné kuličkový šroub okamžitě promazat podle pokynů výrobce a v případě potřeby jej chránit před korozí a jiným poškozením pomocí vhodných prostředků. Existují různé metody mazání vřetena. Při ručním mazání se mazivo aplikuje například pomocí kartáče nebo jednotky mazací pistole. Existují však také automatické systémy mazání, které poskytují přesně to správné množství maziva.

Rozdíl mezi mazáním olejem a mazivem

Mazací tuky a oleje poskytují ochranu proti korozi. Nabízejí však různé výhody a nevýhody i různé možné aplikace.

Olej

Kuličkové šrouby namazané olejem mohou vyžadovat menší údržbu, protože olej odstraňuje nečistoty a velkou část možných nečistot, když protéká maticí šroubu. Na rozdíl od maziva není olej tlačen závitovou maticí, čímž se tvoří méně usazenin.

Další výhody oleje jsou:

• Olej lze nanášet přímo v místě mazání. Odstraňuje vlhkost a nečistoty a lze jej použít kromě mazání i k chlazení.
• Oleje fungují dobře při nízkých až středních provozních rychlostech, teplotách a velikostech náplně.

Za extrémnějších podmínek může být olejový povlak nefunkční a nezjištěné tření kovu o kov může rychle způsobit poškození. Celkově jsou oleje dražší než maziva, protože vyžadují pro danou aplikaci čerpadlo a filtrační systém. Kromě toho mohou být důvodem kontaminace kuličkového šroubu, pokud je použito příliš mnoho maziva nebo je mazivo pro aplikaci nevhodné.

Maziva

Maziva lze aplikovat přímo na vřeteno nebo do kulové matice, pokud má otevřené otvory, které mohou mazivo čerpat.

Další výhody maziv jsou:

• Jsou také vhodné pro vysoké rychlosti otáčení.
• Obecně jsou nákladově efektivnější a často umožňují dlouhé intervaly mazání.
• Mazací tuky lze zpracovávat s aditivy do syntetických maziv, která odolávají extrémním teplotám, zatížením a rychlostem otáčení.
• Existují speciální kvalitní maziva pro vakuové nebo čisté prostory.

Je třeba poznamenat, že některé mazací tuky nejsou kompatibilní a například vedou ke shlukování. Kompatibilita musí být vždy předem zkontrolována. Kromě toho se mazivo často hromadí s abrazivními částicemi na maticích kuličkových šroubů.

Pro kuličkové šrouby nebo kuličkové recirkulační šrouby je k dispozici například speciálně vyvinuté mazivo na vřeteno se speciálními vlastnostmi. Mazivo na vřeteno je vysoce viskózní a zajišťuje obzvláště nízké tření.

Aditiva

Aditiva zlepšují vlastnosti mazacího tuku. Například maziva lze zpracovávat s aditivy do syntetických maziv, která vydrží i extrémní teploty, zatížení a rychlosti otáčení. Přidání aditiv snižuje opotřebení a minimalizuje tření. Například mazivo by se nemělo používat společně s disulfidem molybdenu nebo grafitem, protože hodnoty tření, které vytvářejí, jsou příliš nízké.

Další výhody mohou zahrnovat:

• Mazivo dokáže lépe odolávat nečistotám
• Opotřebení pod zatížením je sníženo
• Vibrace jsou sníženy

Různé třídy maziva

National Lubricating Grease Institute (NLGI) je mezinárodní obchodní sdružení, které se věnuje podpoře vývoje a výzkumu mazacích technologií. Kromě toho zveřejňují průmyslové normy pro maziva, např. devět tříd maziv NLGI. Jsou standardizované a uznávané po celém světě. Stupně se pohybují od velmi tekutých po extrémně pevné. Test průniku při 25 °C pro klasifikaci: Stupeň maziva lze stanovit na základě hloubky průniku, ke které dochází při zatlačení standardizovaného kuželu do maziva. Třídy maziv jsou vhodné pro různé aplikace:

• NLGI 000, 00 a 0: při nízkých teplotách, vysokých otáčkách, v centrálních mazacích systémech
• NLGI 1 a 2: pro obecné mazací účely, široce používané, také vhodné pro kuličkové šrouby
• NLGI 3 a 4: pokud je vyžadována vyšší konzistence (pomalé otáčivé, silně zatížené ložiskové systémy)
• NLGI 5 a 6: pro speciální aplikace, např. ve vertikálních a obtížně přístupných oblastech

Doporučení

Aby bylo zajištěno, že mazání je konstantní, je pravidlem promazávat každých šest měsíců při normálním používání a každé tři měsíce při silném používání. Tím se udržuje nízký třecí a valivý odpor mezi drážkami a kuličkovými ložisky. Produkty s kuličkovými šrouby MISUMI jsou před dodáním obvykle naplněny mazivem. Není-li uvedeno jinak, používá se jako standardní mazivo v závislosti na produktu lithium-saponované mazivo nebo Multemp Grease PS2. Jako alternativa ke standardním mazivům jsou k dispozici následující typy maziv:

• Mazivo typu L: RT-100K – vynikající odolnost proti teplu a oxidaci, přilnavost a soudržnost. Kromě toho dochází k několika postříkáním a nízkému úniku.
• Mazivo typu G: LG2 – speciální mazivo kompatibilní s čistými prostory pro lineární vodítka, pohony kuličkových šroubů atd.

Následující tabulka poskytuje přehled mazacích vlastností maziv používaných v kuličkových šroubech a porovnává standardní maziva s typy maziv L a G:

Podmínky v místě použití

Kromě mazání existuje ještě několik podmínek, které je třeba vzít v úvahu při používání kuličkových šroubů v místě použití. V místě použití by měly převládat čisté okolní podmínky, tj. tam, kde by mohl prach nebo jiné částice proniknout do krytů kuličkového šroubu. Jinak může dojít k poškození kuličkového šroubu a k ovlivnění jeho funkčnosti. Matice nesmí překročit využitelnou plochu (mezi šipkami), protože jinak mohou válečkové prvky instalované do matice vypadnout a způsobit poruchy nebo úplné selhání:

Kromě toho by se měl použít kuličkový šroub při teplotách 0–80 °C, jinak by mohlo dojít k poškození rotačních částí nebo těsnicích částí.

Excursus – maziva v čistém prostředí

Mechanické součásti jsou také instalovány v čistém prostředí. V tomto prostředí je monitorován počet částic přítomných ve vzduchu a může potenciálně vést ke kontaminaci, protože zde jsou vyráběny obzvláště citlivé komponenty, jako jsou polovodiče. Je nezbytně nutné dodržovat limity. Není proto překvapivé, že maziva pro kuličkové šrouby podléhají například obzvláště vysokým požadavkům, pokud se mají používat v čistém prostředí:

• Mazivo nesmí uvolňovat žádné částice.
• Musí být chemicky stabilní, aby neuvolňovalo reaktivní látky.
• Současně musí být kompatibilní i s jinými materiály v čistém prostředí, aby nedošlo ke spuštění chemické reakce.

Syntetická maziva jsou vhodná zejména pro čisté prostory, například kvůli jejich vysoké čistotě. Kromě toho lze také bez obav použít maziva na bázi perfluorovaných polyéterových olejů a PTFE. Nabízejí dobrou ochranu proti opotřebení a jsou chemicky odolné vůči sterilizačním procesům v čistých prostorách (např. roztoky s peroxidem vodíku, použití horké páry).

V MISUMI je typ G ideální pro použití v čistých prostorách, např. pro lineární vodítka a kuličkové šrouby.