बॉल स्क्रू के तापीय विरूपण के कारण और समाधान

जब उपकरण को पहली बार शुरू किया जाता है, तो सटीकता सामान्य होती है। आधे घंटे या एक घंटे तक चलने के बाद, संसाधित आयाम धीरे-धीरे विस्थापित होने लगते हैं और संचयी स्थिति त्रुटि में वृद्धि होती है। नट और स्क्रू स्पष्ट रूप से गर्म हो जाते हैं। यह गोल बोल्ट के तापीय विरूपण का एक विशिष्ट उदाहरण है।

I. गोल बोल्ट का तापीय विरूपण क्या है?

उच्च गति वाले संचालन, घर्षण भार और अत्यधिक पूर्व-भार की स्थितियों में, गोल बोल्ट लगातार ऊष्मा उत्पन्न करता है। स्क्रू शाफ्ट का तापमान बढ़ जाता है, इसकी भौतिक लंबाई ऊष्मा के कारण बढ़ जाती है, और पिच में भी थोड़ा सा परिवर्तन होता है।

इससे वास्तविक यात्रा दूरी सैद्धांतिक रूप से निर्धारित दूरी से अधिक हो जाती है। स्ट्रोक जितना लंबा होगा, संचयी त्रुटि उतनी ही अधिक होगी। इस घटना को गोल बोल्ट का तापीय विरूपण (तापीय प्रसार) कहा जाता है।

तापीय प्रसार की गणना आमतौर पर निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके की जाती है:

δL = α×L×ΔT

जहाँ:

δL: लीड स्क्रू की लंबाई में वृद्धि

α: पदार्थ के तापीय प्रसार गुणांक

L: लीड स्क्रू की लंबाई

δT: तापमान में परिवर्तन

जब लीड स्क्रू की लंबाई में परिवर्तन होता है, तो मशीन टूल के स्थिति निर्धारण निर्देशांक भी विस्थापित हो जाते हैं, जिससे उत्पादन के आयाम अस्थिर हो जाते हैं।

II. बॉल स्क्रू के तापीय विरूपण के बाद सामान्य घटनाएँ

वास्तविक रखरखाव में, तापीय विरूपण आमतौर पर निम्नलिखित तरीकों से प्रकट होता है:

• ठंडी अवस्था में सामान्य सटीकता, गर्म होने के बाद त्रुटि में वृद्धि
• लंबे समय तक उत्पादन के बाद क्रमिक आयामी विस्थापन
• पुनरावृत्ति क्षमता में कमी
• काफी अधिक गर्म हुआ स्क्रू नट
• उच्च गति वाले संचालन के बाद हल्का अवरोध
• X और Y अक्षों के लंबी दूरी के संचलन के दौरान त्रुटि में वृद्धि

कई लोग गलती से मानते हैं कि यह एक सर्वो पैरामीटर समस्या है, लेकिन मूल कारण वास्तव में स्क्रू के अत्यधिक तापमान उत्थान हो सकता है।

III. बॉल स्क्रू के तापीय विकृति को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारक

अत्यधिक प्रीलोड: दृढ़ता में वृद्धि करने से बैकलैश को समाप्त किया जा सकता है, लेकिन इससे घर्षण ऊष्मा उत्पादन भी बढ़ जाता है।

उच्च घूर्णन गति: स्क्रू के जितनी तेज़ी से घूर्णन होगा, उतना ही अधिक घर्षण शक्ति खपत और तापमान उत्थान होगा।

खराब चिकनाई: अपर्याप्त ग्रीस या अकारगर चिकनाई तेल के कारण अकारगर चिकनाई होगी, जिससे तापमान उत्थान और अधिक बढ़ जाएगा।

कार्यभार: बार-बार आगे और पीछे की ओर घूर्णन तथा उच्च भार की स्थितियाँ घर्षण ऊष्मा के संचय का कारण बनती हैं, जिससे लगातार उच्च तापमान उत्थान होता है।

IV. त्वरित स्थानीय मूल्यांकन: क्या यह एक तापीय विकृति दोष है?

ठंडे शुरू करने के समय आयाम स्वीकार्य होते हैं, लेकिन संचालन के 30 मिनट के बाद भी विचलन जारी रहता है।

लीड स्क्रू और नट हाउसिंग स्पर्श करने पर स्पष्ट रूप से गर्म महसूस होते हैं, जिनका तापमान कमरे के तापमान से काफी अधिक है।

स्ट्रोक जितना लंबा होगा, अंतिम स्थिति त्रुटि उतनी ही अधिक होगी।

शीत ऋतु में शुद्धता स्थिर रहती है, लेकिन उच्च तापमान वाले ग्रीष्म ऋतु के वातावरण में त्रुटि काफी बढ़ जाती है।

गति को कम करने और मशीन को अंतराल पर रोकने के बाद शुद्धता स्वतः पुनर्स्थापित हो जाती है।

V. प्रमुख प्रतिकारात्मक उपाय:

बाध्य शीतलन: खोखले बॉल स्क्रू का उपयोग करना और शीतलक का संचारण करना स्क्रू के आंतरिक तापमान को काफी कम कर सकता है तथा दोनों सिरों पर ऊष्मीय विकृति को न्यूनतम कर सकता है।

पूर्व-तनाव (प्री-लोड): स्थापना के दौरान स्क्रू पर पूर्व-तनाव लगाने से संचालन के दौरान तापमान में वृद्धि के कारण होने वाले कुछ ऊष्मीय प्रसार की भरपाई की जा सकती है।

अनुकूलित प्रीलोड: गोलियों के प्रीलोड को उपयोग की आवश्यकताओं के अनुसार समायोजित करें, जिससे दृढ़ता और तापमान में वृद्धि के बीच संतुलन बना रहे।

दक्ष चिकनाई: घर्षणजनित ऊष्मा उत्पादन को कम करने के लिए उच्च-गुणवत्ता वाले चिकनाई तेल/ग्रीस का उपयोग करें।

तापीय विरूपण संकल्पना: इस त्रुटि को सुधारने के लिए मशीन टूल प्रणाली के अंतर्निर्मित तापीय त्रुटि संकल्पना सॉफ़्टवेयर का उपयोग करें।

बॉल स्क्रू का तापीय विरूपण एक व्यापक समस्या है जिसके लिए व्यापक प्रबंधन की आवश्यकता होती है। हम ऐसी समस्याओं को हल करते समय इस तर्क का पालन करने की सिफारिश करते हैं: "ऊष्मा स्रोत नियंत्रण के साथ शुरुआत करना, संरचनात्मक अनुकूलन को प्राथमिकता देना, और फिर बाह्य उपायों तथा बुद्धिमान संकल्पना के साथ पूरक कार्य करना"— जिससे सर्वोत्तम समग्र परिणाम प्राप्त हो सकें।