บอลสกรู/BALL SCREW 5
การใช้งานและการบำรุงรักษาบอลสกรู
การหล่อลื่นบอลสกรู
การหล่อลื่นบอลสกรูเพื่อที่จะให้บอลสกรูทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพที่เหมาะสมนั้น การใช้สารหล่อลื่นและวิธีการหล่อลื่นที่ถูกต้องนั้นเป็นสิ่งที่ควรปฏิบัติอย่างยิ่งจาระบีสบู่ลิเซียมที่มีความหนืด 30~140 เซนติสโตรก ที่ 40 ํC และน้ำมันมาตรฐาน ISO เกรด 30~100 นั้นใช้เป็นสารหล่อลื่นสำหรับบอลสกรู โดยทั่วๆไปสารหล่อลื่นความหนืดต่ำจะใช้กับบอลสกรูที่ใช้งานความเร็วสูง ซึ่งเป็นตัวสำคัญในการลดการขยายตัวของเพลาเนื่องจากความร้อนในทางกลับกันสารหล่อลื่นความหนืดสูงใช้กับงานความเร็วต่ำ อุณหภูมิ ความสั่นสะเทือนสูงหรือภายใต้แรงกระทำสูงๆ ปริมาณสารหล่อลื่น สารหล่อลื่นที่ไม่เพียงพอเป็นเหตุให้การหล่อลื่นไม่ดี ขณะเดียวกันปริมาณสารหล่อลื่นที่มีมากเกินไป ก่อให้เกิดความร้อนและเพิ่มความเสียดทาน การกำหนดปริมาณการหล่อลื่นที่เหมาะสมสำหรับสภาวะการทำงานที่เกี่ยวข้องจาระบี ปริมาณจาระบีที่เหมาะสม โดยปกติอยู่ประมาณ 1/3 ของช่องว่างภายในนัตน้ำมัน
ตารางที่ 1 ปริมาณน้ำมันหล่อลื่นในช่วงเวลาทุกๆ 3 นาที
Ø เพลา (mm) ปริมาณน้ำมัน (mL)
4~8
10~14
20~25
20~25
28~32
36~40
45~50
55~63
70~100 0.03
0.05
0.07
0.10
0.15
0.25
0.30
0.40
0.50
ค่าในตารางเป็นข้อแนะนำปริมาณน้ำมันหล่อลื่นอย่างคร่าวๆ เนื่องจากปริมาณการหล่อลื่นที่เหมาะสมที่สุดนั้นขึ้นอยูกับระยะชัก ชนิดของน้ำมันและสภาวะการทำงาน
(เช่นต้องใช้เพื่อป้องกันการเกิดความร้อน) ดังนั้นในสภาพการใช้งานจริง วิศวกรต้องพิจารณาข้อมูลต่างๆ แล้วกำหนดให้เหมาะสมกัยสภาวะนั้นๆ
ช่วงเวลาการเติม
วิธีการหล่อลื่น ช่วงเวลาการตรวจสอบ จุดตรวจสอบ ช่วงเวลาการเติม/เปลี่ยน
ระบบอัตโนมัติแบบเดินๆหยุด สัปดาห์ละครั้ง ปริมาณคงเหลือปนเปื้อน เติมน้ำมันเมื่อตรวจสอบ (ขึ้นอยูกับปริมาณถัง)
จาระบี 2-3 เดือน หลังจากเริ่มใช้ ความสะอาด.สิ่งแปลกปลอม โดยทั่วๆไป ปีละครั้ง (เติมเมื่อจำเป็น)อ่างน้ำมัน ทุกวัน เมื่อเริ่มงาน ระดับน้ำมัน ระบุตามความสิ้นเปลือง
การป้องกันฝุ่น
ฝุ่นและสิ่งแปลกปลอม หากเข้าไปในบอลสกรู อาจเป็นสาเหตุให้การสึกหรอและการแตกหักเร็วยิ่งขึ้น เพลาสกรูจึงต้องได้รับการปกป้อง
ปกปิดไว้อย่างมิดชิดด้วยอุปกรณ์ป้องกัน เช่น bellow และ telescopic ดังรูป
รูปที่ 1 การป้องกันฝุ่นโดยใช้ท่อ telescopic และ bellow
รูปที่ 2 ซีลพลาสติกมาตรฐาน
ซีลที่ติดตั้งอยู่ในนัตเป็นตัวเสริมผลดีในการป้องกันฝุ่นซีลพลาสติกและซีลแปรง (Brush-seal) จะติดมากับบอลสกรูแต่ละรุ่น แต่ละแบบจะไม่เหมือนกัน
ดังนั้นต้องตรวจสอบมาตรฐานนั้นๆ จากแต่ละยี่ห้อ
รูปที่ 3 ซีลแปรงสำหรับบอลสกรูรีด
ในกรณีของระบบหมุนวนเม็ดบอลสกรูแบบฝาปิด สำหรับบอลสกรูรีด (ลีดเอียงพิเศษกับลีดเอียง) ชิ้นส่วนของระบบหมุนวนที่อยู่บนปลายทั้งสองด้าน
ก็ทำหน้าที่เป็นดั่งซีลตัวหนึ่งเช่นกัน อย่างไรก็ตามช่องว่างยังคงโตมากอยู่ในการติดตั้ง ซีลกันฝุ่นเพิ่มเติมให้ใช้ Brush-seal ซึ่งสามารถติดตั้งภายนอกได้
การป้องกันสนิม
บอลสกรูสแตนเลส
บอลสกรูที่ทำด้วยสแตนเลสนั้น โดยมากผู้ผลิตก็ได้ผลิตเป็นสต็อกมาตรฐานอยู่แล้วให้ตรวจสอบจากคู่มือนั้นๆ
การปรับสภาพ
กระบวนการปรับสภาพผิวมีอยู่หลากหลายมาก ซึ่งก็ขึ้นอยูกับวัตถุประสงค์การใช้งานนั้นๆ แต่ที่ผู้ผลิตมักแนะนำให้ใช้โดยมาก เช่น
Electrolytic low temperature chrome plating (black chrome plating)
Fluoride low temperature chrome plating
สำหรับ black chrome plating นั้นจะมีคุณสมบัติดีเยี่ยม เนื่องจากตกแต่งง่ายและมีประสิทธิภาพ
เมื่อใช้ภายใต้สูญญากาศ
ในกระบวนการผลิต Semicaonduction และ liquid crystal display นั้นจะมีสภาพแวดล้อมเป็นสูญญากาศซึ่งจะต้องใช้บอลสกรูชนิดพิเศษ เช่น soft-metal film
ซึ่งเป็นบอลสกรูที่เคลือบด้วยทองคำหรือเงิน
สารหล่อที่ใช้กันอย่างกว้างขวางในสภาวะสูญญากาศสูงมีดังนี้
จาระบีสูญญากาศที่ใช้น้ำมันมาตรฐานที่มีแรงดันไดต่ำ
สารหล่อลื่นแข็ง เช่น MoS2 WS2 ซึ่งมักใช้ในอวกาศ
สารหล่อลื่นแข็ง เช่น ทองคำ เงิน หรือฟิล์มตะกั่ว
สารหล่อลื่นเหล่านี้ใช้ในเครืองจักรอุปกรณ์การผลิต Semiconductor และ liquid crystal display แต่ว่าน้ำมันของจาระบีสูญญกาศจะระเหย
และเป็นสาเหตุให้สภาพแวดล้อมสกปรกและยังทำให้การทำสูญญากาศยิ่งยวด (Super high vacuum) เป็นไปได้ยากอีกด้วย ในกรณีของ MoS2
ซึ่งมีสภาวะเป็นของแข็งก็ก่อให้เกิดฝุ่นผงมากและ Mo ก็ไม่เหมาะสำหรัยเซมิคอนดักเตอร์และ Reformed surface
จึงไม่เหมาะกับอุตสาหกรรมแบบดังกล่าวผู้ผลิตจึงแนะนำให้ใช้บอลสกรูที่มีสารหล่อลื่นแบบแข็ง
บอลสกรูนี้จะมีฟิล์มด้วยเงิน (Silver Film) ซึ่งจะต้องมีกระบวนการผลิตพิเศษ
ทำให้สามารถใช้กับระบบสูญญากาศยิ่งยวดได้อย่างไรก็ตาม ตัวฟิล์มอาจแยกตัวและแนบสนิท (detach and attach)
ซ้ำๆกันไปเป็นสาเหตุให้แรงบิดสูงขึ้นชั่วขณะในบางเวลา
มอเตอร์ที่ใช้จึงต้องมีขนากใหญ่พอที่จะรับมือกับความแปรปรวนของแรงบิดนั้นได้
ข้อควรระวังเมื่อใช้บอลสกรู
เนื่องจากบอลสกรูเป็นชิ้นส่วนเครื่องจักรกลที่มีความเที่ยงตรงสูง การใช้งานจึงต้องมีความระมัดระวังในเรื่องต่างๆดังนี้
การหล่อลื่น
ตรวจสอบสภาพการหล่อลื่นก่อนใช้ การหล่อลื่นที่ไม่เพียงพอจะทำให้บอลสกรูเสียหน้าที่การทำงานในเวลาอันสั้น
ใช้โดยไม่ต้องหล่อลื่นอีกถ้ามีจาระบีอยู่ที่บอลสกรูแล้วเช็คฝุ่นที่ติดอยู่ด้วยน้ำมันก๊าดสะอาด แล้วใช้สารหล่อลื่นไหม่ชนิดเดิมหล่อลื่น อย่าใช้จาระบีต่างชนิดผสมกัน
ตรวจสอบสารหล่อลื่นหลังใช้วานไป 2-3 เดือน เช็คจาระบีที่สกปรกมากออกแล้วทางจาระบีใหม่ หลังจากตรวจสอบในช่วงเริ่มต้นแล้ว
ตรวจสอลและเติมสารหล่อลื่นประมาณปีละครั้ง และถี่ขึ้นหากสภาพแวดล้อมสกปรก
การใช้งาน
ไม่ควรแยกชิ้นส่วนบอลสกรูจะทำให้ฝุ่นเข้าและความเที่ยงตรงลดลง หรือเกิดอุบัติเหตุได้
ระวังอย่าให้บอลสกรูตก เนื่องจากชิ้นส่วนอาจเสียหายความสารมารถในการทำงานอาจเสียไป
หากชิ้นส่วนระบบหมุนวน ภายนอกเพลา ร่องเม็ดบอลเป็นรอยขีดข่วน หรือเสียหายจากการกระแทก ระบบหมุนวนจะไม่สมบูรณ์ บอลสกรูอาจใช้งานได้ไม่ดี
ข้อควรระวังก่อนใช้
ใช้บอลสกรูในสภาพแวดล้อมที่สะอาด ใช้ฝาปิดป้องกันฝุ่นหากฝุ่นเข้า ไม่เพียงแต่หน้าที่การทำงานของขอลสกรูจะเสียไปแต่ยังทำความเสียหายให้กับระบบหมุนวน
ถ้าหากฝุ่นเข้าไปอุดในระบบ ซึ่งก็อาจนำไปสู่อุบัติเหตุ เช่น โต๊ะงานตก เป็นต้น
ไม่ควรใช้ความเร็วเกินที่กำหนดระบบหมุนวนอาจเสียหาย โต๊ะงานอาจตกหล่น จึงควรมีระบบเตือนภัยหรือระบบป้องกันด้วย เช่น นัตนิรภัย (Safety nut)
เมื่อใช้บอลสกรูในแนวดิ่ง หรือตัวหยุด (Stopper) ใส่ปลายเพลากันชน
บอลสกรูได้รับการออกแบบให้ใช้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 80 ℃ จึงไม่ควรใช้เกินนั้น มิฉะนั้นจะทำให้ระบบหมุนวนเสียหาย รวมถึงชิ้นส่วนซีลด้วย
การเก็บรักษา
เก็บในบรรจุภัณฑ์เดิมที่มาจากโรงงานผู้ผลิต ห้ามเปิดหรือฉีกห่อบรรจุจุทำให้ฝุ่นเข้าไปได้
การเก็บบอลสกรู ควารให้อยู่ในตำแหน่ง ดังต่อไปนี้
เก็บในบรรจุภัณฑ์เดิม วางบนพื้นราบ
วางบนจุดรองรับที่เงียบ และเก็บในที่สะอาด
แขวนในแนวดิ่งในที่ที่สะอาด
การติตตั้งบอลสกรู
ความแม่นยำในการติดตั้งที่แนะนำ
ความขนาน ต่ำกว่า 1/2000
ความเยื้องศุนย์ ต่ำกว่า 20 µm
การปรับตั้งและการทดสอบ
เมื่อติดตั้งบอลสกรูต้องใส่ใจในเรื่องของความขนาน ของตัวบอลสกรูกับแบริ่งรองรับและ Guide way และตรวจสอบการเคลื่อนก่อนการกวดขันนัต-โบลต์ครั้งสุดท้าย
ในการทดสอบการทำงานให้เริ่มจากความเร็วต่ำ แล้วค่อยๆ เพิ่มความเร็วขึ้นไป เพื่อตรวจสอบเสียงและความสั่นสะเทือนที่ผิดปกติ แล้วจึงทดสอบอย่างต่อเนื่องได้
การประกอบนัตเข้ากับเพลาสกรูชนิดรีด
นัตของบอลสกรูรีดจะแยกกับเพลามาจากโรงงาน ซึ่งนัตจะติดอยู่กับปลอกสวม (Arbor) เตรียมไว้ประกบเข้ากับเพลาเมื่อต้องการใช้งาน
ตรวจสอบรูปร่างของปลายเพลา
เม็ดบอลอาจตกได้ระหว่างเคลื่อนชุดนัตบนปลอกสวมเพื่อเข้ากับเพลา ถ้าขนาดและรูปร่างของปลอกสวมและเพลาไม่พอดีกัน
ถ้าปลายของร่องเม็ดบอล สามารถสัมผัสปลายของปลอกสวมได้ ก็ให้ต่อปลายของทั้งสองชิ้นเข้าด้วยกัน แล้วเคลื่อนชุดนัตจากปลอกสวมเข้ากับเพลาดังรูปที่ 4
รูปที่ 4 การสวมนัตเข้ากับเพลาสกรู
ถ้าปลายทั้งสองด้านของเพลามีการกลึงไว้จะทำให้ปลายปลอกสวม ไม่สัมผัสกับปลายร่องเม็ดบอลในกรณีนี้ให้พันเทปรอบปลายเพลาที่กลึง
โดยพันเทปให้มีขนาดของปลายเพลาโตเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางนอกของปลอกสวมดังรูปที่ 5
รูปที่ 5 ปลอก (Arbor) กับรูปร่างของปลายเพลา
การประกบปลอกสวม
ตรวจสอบทิศทางที่ถูกต้องของนัตก่อนประกอบ แล้วถอดวงแหวนล็อค (Stop ring) ออกจากปลอกสวมในด้านที่จะเคลื่อนนัตออก
ประกอบปลอกสวมให้แนบสนิทกับปลายเพลาระวังอย่าให้ด้านที่ประกบกันเคลื่อนระหว่างการเลื่อนนัต
การเลื่อนนัต
เลื่อนนัตจนกระทั่งสัมผัสเบาๆ กับบ่าของร่องเม็ดบอลแล้วจึงหยุด ต่อไปกดปลอกสวมให้แน่น กดชุดนัตเบาๆ หมุนนัตเข้ากับเพลาตามเกลียว
หมุนนัตเข้าเพลาจนปลายโผล่จึงจะปล่อยปลอกสวมได้ หากปล่อยปลอกสวมก่อนที่นัตอยู่บนเพลาจะทำให้เม็ดบอลหลุดได้
การติดตั้งบอลสกรูมาตรฐานและชุดรองรับ
ภาพแสดงการติดตั้งทั่วๆไป เมื่อใช้บอลสกรูมาตรฐานกับชุดรองรับ
รูปที่ 5 การประกอบชุดรองรับ
รูปที่ 6 การติดตั้งนัตเข้ากับโต๊ะ ตัวอย่างการติดตั้ง : หมุนโต๊ะให้ด้านบนลงล่างแล้วติดตั้งบอลสกรู
รูปที่ 7 ฐานและการติดตั้งชุดรองรับด้าน Fixed
รูปที่ 8 ฐานและการติดตั้งชุดรองรับด้าน Simple และตรวจสอบความแม่นยำ
รูปที่ 9 เมื่อประกอบเสร็จ