ボールねじの潤滑: オイルとグリース、間隔ガイド、メンテナンスのベストプラクティス

ボールねじ内部の潤滑作用

鋼球と硬化した軌道面との接触は、滑らかな表面間の相互作用ではありません。{0}}-微視的なレベルでは、これは一連の高圧点接触であり、負荷がかかるとボールがわずかに変形します。-これらの接触点に潤滑膜がないと、金属表面が直接相互作用し-、摩擦、熱、進行性の微小摩耗が発生し、最終的にはボールと軌道の形状の両方が劣化します。{6}}

接触点の潤滑膜は 3 つのことを同時に行います。金属表面を分離し、直接接触を防ぎます。接触ゾーンから熱を運び去ります。また、駆動モーターが克服しなければならない転がり抵抗も軽減されます。

潤滑が不足すると、面が直接接触し、局所的に熱が蓄積し、走行摩擦が増大するという3つの機能が一気に低下します。その結果、ボールねじの動作音が大きくなり、動作温度が高くなり、定格耐用年数よりも早く寸法精度が失われます。

よく誤解される点ですが、潤滑の良し悪しはボールねじの寿命や滑らかな動きに影響しますが、カタログに記載されている定格動荷重Caは変わりません。 Ca は、ねじの形状、材質、製造プロセスによって定義される製品パラメータです。潤滑によって決まるのは、スクリューが動作中に実際にその定格寿命を達成するかどうかです。

オイルとグリース: 選び方

ボールねじの潤滑剤には主にオイルとグリースの 2 種類があります。それらは異なる動作をし、異なる動作条件に適合し、異なるメンテナンス方法が必要になります。高速アプリケーションで高濃度グリースを使用する - を誤って選択すると、- など、走行抵抗と発熱が軽減されるどころか増加する可能性があります。-

潤滑油

オイルは粘度が低く、ボール回路内を自由に流れます。このため、ボールが急速に循環し、継続的にフィルムを更新する必要がある高速用途に適しています。--また、オイルは接触ゾーンから流出し、集中潤滑システムで収集、冷却、再循環できるため、グリースよりも効果的に熱を放散します。

オイルの欠点は、定着しないことです。頻繁に作動しないボールねじでは、サイクル間の接触面からオイルが排出され、始動時に軌道が一時的に乾燥した状態になります。このため、連続供給システムが設置されていない限り、オイルは低速-または断続的な-用途には適しません。

次の場合にオイルを使用してください。

• 動作速度により、Dm・N 値が約 70,000 を超えます (Dm=平均スクリュー直径 (mm)、N=回転速度 (RPM))
• 集中潤滑システムが機械に取り付けられています
• アプリケーションは高速 CNC 軸または高精度スピンドル送りです。-
• 潤滑システムの設計により、一貫したフィルムの更新が保証されます

推奨オイルの種類: ISO VG 32 ～ VG 68 スピンドル オイルまたはウェイ オイル (速度と負荷に応じて)。より高い粘度（VG 68）は、より重い負荷とより遅い速度に適しています。より低い粘度 (VG 32) は高速に適しています。

潤滑グリース

グリースは、接触面で潤滑剤を保持する増粘剤を組み合わせたオイルです。適用された場所に留まるため、集中オイル供給システムに接続されていないほとんどの工業用ボールねじ設置に実用的な選択肢となります。

グリースは、活動が低い間でも増粘剤が接触ゾーンにオイルを放出し続けるため、断続的な負荷サイクルにさらに耐えられます。また、機械加工や一般的な産業環境に関連する、粉塵や切り粉による汚染に対する耐性も向上します。

グリースの限界は、高速走行時には増粘剤が激しく撹拌し、グリースが加熱してオイルよりも早く劣化する可能性があることです。非常に高速な用途では、グリースは走行抵抗を減らすどころか増加する可能性があります。-

次のような場合にグリースを使用します。

• 集中オイル潤滑システムは存在しない
• 動作速度は中程度（Dm・N約70,000以下）
• 軸は断続的または可変デューティ サイクルで動作します
• ライターの潤滑剤を汚染する可能性のあるほこり、切り粉、または湿気が環境にある
• 軸は垂直で、接触ゾーンから油が排出されます。

推奨グリースの種類: 一般産業用途向けの NLGI グレード 1 または 2 リチ​​ウム-ベースまたはリチウム-複合グリース。高速の場合は、低粘度の-ベース-オイル-の合成グリース（PAO またはエステル ベース）を使用すると、鉱物油-ベースの製品よりも優れた高速性能が得られます。-

環境に関する特別な考慮事項

食品および医療用途:標準のリチウム-ベースのグリースは適していません。食品加工、製薬機器、または医療機器の製造で使用される潤滑剤は、食品との偶発的な接触に対して NSF H1 認定を受ける必要があります。ホワイトミネラルオイル-ベースの NSF H1 グリースは、ほとんどの主要な潤滑剤サプライヤーから入手できます。後付けで追加するのではなく、機器の設計段階で指定する必要があります。

低温環境（0 度以下）:標準グリースは低温で著しく濃くなるため、始動抵抗が増加し、最初の回転中に潤滑剤が接触面に到達するのを妨げる可能性があります。予想される最低動作温度に適合する合成グリースを指定してください。 PAO- ベースのグリースは通常、配合にもよりますが、-30 度以下までポンピング可能で効果を維持します。

高温環境（80 度以上）:鉱物油-ベースのグリースは、温度が上昇すると急速に酸化して蒸発し、有効な潤滑間隔が短くなります。完全合成グリースまたは高温添加剤パッケージを含むグリースは、80 度を超える温度でもより優れた性能を維持します。-

比較の概要:

注油の間隔: どれくらいの頻度で十分ですか

すべてのボールねじの用途に適した単一の正しい潤滑間隔はありません。この間隔は、動作速度、負荷、温度、汚染への曝露、潤滑剤の種類、および設置でシールとワイパーを使用するかどうかによって異なります。

次の基準間隔は、一般的な産業環境におけるグリース潤滑ボールねじの開始点です。{0}実際の動作条件に基づいて調整し、動作温度と騒音を監視して確認する必要があります。

集中供給に接続されたオイル潤滑システムの場合、オイル自体は継続的に更新されます。{0}これらの設備では、関連するメンテナンス作業として、オイルのレベルと状態の監視、機械メーカーの推奨間隔 (通常は 6 ～ 12 か月ごと) でのオイルの交換、フィルターと配電ラインの検査が行われます。

間隔を短縮する必要があることを示す兆候:

• ナットの運転温度は試運転時よりも一貫して高い
• 前回の注油以来、可聴ノイズが増加しました
• 機械的な原因なしに位置決め精度が変動した
• 目に見える汚れ（切り粉、クーラント、ほこり）がナットの近くに存在する

塗布する潤滑剤の量

潤滑剤の塗布量が少なすぎることは明らかな問題です。塗布量が多すぎると、あまり目立たなくなりますが、実際の問題が発生します。余分なグリースがボールの戻り経路に移動し、走行抵抗が増加し、熱が発生し、近くのコンポーネントやワークピースを汚染する可能性があります。

初期設置 (最初の組み立て):
ナットの内部を利用可能な内部容積の約 1/3 から 1/2 まで満たします。{0}}目標は、ボールが固体のグリースの塊を押し通さなければならないほどナットをいっぱいに詰めることなく、すべてのボールと軌道面を連続フィルムでコーティングすることです。

ほとんどのボールねじナットには、ナット本体にグリースニップル（ニップル）が付いています。ネジシャフトを手で回転させながら、このフィッティングを通してグリースをゆっくりと塗布します。これにより、軸に力がかかる前にグリースがボール回路全体に均一に行き渡ります。

定期メンテナンス（補充）：
各補充用量は、最初の充填量の約 10 ～ 20% である必要があります。標準の SFU 2005 ナット (直径 20 mm、リード 5 mm) の場合、通常の初期充填量は 2 ～ 3 グラムです。定期的な各補充量は 0.3 ～ 0.6 グラムになります。ナットが大きいほど、それに比例してより多くの量が必要になります。

ナットにグリースフィッティングがない場合、実際的なアプローチは、ナットの前の露出したネジシャフトに少量のグリースを直接塗布し、軸を全行程を通して数回動かし、潤滑剤を接触ゾーンに浸透させることです。

便利なフィールドチェック:グリースを塗布して軸を運転した後、10 ～ 15 分間運転した後にナット本体の温度を確認します。適切に潤滑されたボールねじが適度な速度で動作すると、周囲温度より 5 ～ 15 度高い安定した温度に達するはずです。温度が上昇し続けるか、ナットの温度が 60 度を超える場合は、グリースが多すぎる (撹拌) か、グリースが少なすぎる (フィルムが不十分) ことを示している可能性があります。それに応じて量を調整してください。

潤滑方法: 手動、自動、集中

手動給油（グリースガンまたはシリンジ）

中小規模の機器で最も一般的なアプローチ。{0}}グリース ガンまたは注入シリンジを使用して、予定された間隔でナットのフィッティングを通してグリースを注入します。

手動注油は低コストであり、追加のハードウェアは必要ありませんが、メンテナンス スケジュールが一貫して守られるかどうかに完全に依存します。{0}機械が継続的に稼働する高生産環境では、手動による潤滑間隔が見落とされがちです。機械に注油記録を書面で添付することは、規律を維持するためのシンプルですが効果的な方法です。

以下に最適:潤滑箇所がほとんどなく、アクセス可能なナットがあり、体系化されたメンテナンス ルーチンを備えた装置。

自動シングルポイント潤滑装置-

シングルポイント ルブリケータは、ナットのグリース フィッティングに直接取り付けられ、設定された期間（通常は 1、6、または 12 か月）にわたって制御された連続用量のグリースを供給する内蔵型カートリッジ デバイスです。-この装置は外部電源なしで動作し、ガス{6}}駆動またはスプリング-駆動の機構を使用してグリースをナットにゆっくりと押し込みます。

これらのデバイスは、潤滑間隔を逃すリスクを排除し、エンクロージャ内の手動サービス -、オーバーヘッド ガントリー、または高サイクル自動ラインでのアクセスが困難な軸で特に役立ちます。-

制限は、潤滑ポイントごとのコストと、空になったときにカートリッジを交換する必要があることです。また、動作条件の変化にも対応できません。2 シフトで稼働する機械では、装置の校正よりも早く潤滑剤が消耗します。

以下に最適:アクセスが難しい軸、高サイクルの自動化機器、手動メンテナンスを確実にスケジュールできないアプリケーション。{0}{1}{0}{1}

集中潤滑システム (CNC 機械標準)

ほとんどの CNC マシニング センターと精密研削盤には、分配ラインと計量バルブのネットワークを通じて、複数の潤滑ポイント - のボールねじ、リニア ガイドウェイ、スピンドル ベアリング - にオイルまたはグリースを分配する集中潤滑システムが装備されています。

このシステムは機械の CNC によって制御され、設定された間隔 (通常は機械の稼働時間の 30 ～ 120 分ごと) で潤滑パルスがトリガーされます。-各ポイントに供給される量は、絞り弁の校正によって設定されます。

集中潤滑装置を備えた機械の場合、メンテナンス作業は、リザーバーレベルの監視、適切なグレードの潤滑剤の補充、分配ラインの漏れや詰まりの検査、機械メーカーの推奨間隔での潤滑剤の完全な交換などです。

重要：互換性を確認せずに、集中システムで潤滑剤のグレードやブランドを決して混合しないでください。一部のグリース増ちょう剤の種類は相互に互換性がなく、分配ラインを詰まらせる硬い堆積物を形成します。

以下に最適:多軸 CNC 機械、精密研削装置、および複数のポイントでの一貫した自動潤滑が必要なあらゆる機械。{0}

最初の組立て時の潤滑：最も省略されがちなステップ

組み立て段階は、最も注目されないステップであるため、潤滑の問題が最も頻繁に発生します。

メーカーから出荷されるボールねじには、出荷時や保管時の腐食防止のため、軽い保護コーティングが施されています。このコーティングは機能的な潤滑剤ではありません。ネジを取り付けて初めて動かす前に、使用する潤滑剤で適切に潤滑する必要があります。

新しいボールねじを空運転、または保護コーティングのみで運転すると、機械の試運転中にたとえ短期間であっても、ねじの寿命を通じて持続する摩耗パターンが軌道に形成され、長期的な劣化が促進される可能性があります。{0}}

組み立て時の正しい手順:

1. 糸くずの出ないきれいな布でネジのシャフトを拭き、パッケージの残留物を取り除きます。{0}}シールを侵す可能性のある溶剤は使用しないでください。
2. 選択した潤滑剤をねじ軸のナットで覆われる領域に塗布します。
3. 動力を加える前に、ナットをシャフトにゆっくりとねじ込み、手で回転させて潤滑剤がボール回路に行き渡るようにします。
4. ナットにグリース継手が付いている場合は、ナットをシャフトにねじ込んだ後、継手を通して初期充填量を注入します。
5. 通常の速度または負荷で動作させる前に、軸を低速のフルストローク サイクルで数回実行します。{0}}

この初期潤滑には 10 分かかりますが、長期的なパフォーマンスに目に見える影響を与えます。{0}}これは、思いつきではなく、機械の組み立てチェックリストに文書化されたステップである必要があります。

よくある潤滑の間違い

結論

ボールねじの潤滑は複雑ではありませんが、速度と負荷条件に適した潤滑剤の種類、動作環境に適した間隔、撹拌を起こさずに接触面に塗布する適切な量、および潤滑剤が実際にボール回路に確実に到達する適切な方法など、慎重な選択が必要です。

これらの選択を正しく行った結果、ボールねじは設計された動作温度と騒音レベルで動作し、定格耐用年数に達するか、それを超えます。これらを間違うと、製品の品質に問題があるように見える徐々に劣化が生じますが、実際にはメンテナンスの問題です。

新しいボールねじの取り付けを指定していて、特定の軸の状態に応じた潤滑剤の種類、間隔、および潤滑方法に関するガイダンスが必要な場合は、DLY のエンジニアリング チームが要件を検討し、製品仕様とともに推奨事項を提供します。