Vorspannung Kugelgewindetrieb: Höchste Präzision und niedrige Toleranzen sind gefragt

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Ein Kugelgewindetrieb ist für den Einsatz bei Bewegungsprozessen, die rasch und sehr dynamisch ablaufen, unverzichtbar geworden. Ein Kugelgewindetrieb zeichnet sich vor allem durch seinen sehr hohen Wirkungsgrad aus, daher kann der Werkzeugmaschinenbau heutzutage nicht mehr auf diese Technik verzichten. Die Positioniergenauigkeit kann Vorspannung am Kugelgewindetrieb sehr exakt geregelt werden.

Kugelgewindetrieb: Vorteile des Einsatzes

Gerade bei Anwendungen, die eine sehr große Genauigkeit erfordern, ist der Kugelgewindetrieb unverzichtbar. Er zeichnet sich dadurch aus, dass er eine hohe Spielfreiheit ermöglicht und dass die Verfahrgeschwindigkeiten hoch sein können. Es entsteht beim Einsatz der Kugelgewindetriebe eine Rollreibung, die der Gleitreibung der herkömmlichen Trapezgewindetriebe gegenübersteht.

Kugelgewindetriebe zeichnen sich durch den hohen Wirkungsgrad aus, der ohne diese Triebe gar nicht erreicht werden könnte. Vor allem der Werkzeugmaschinenbau profitiert von einem Kugelgewindetrieb, der bei allen geforderten Geschwindigkeiten, Spielfreiheiten und Achseinstellungen zuverlässig funktioniert.

Kugelgewindespindel und Kugelgewindemutter

Zwischen Laufbahn und Kugeln wird ein Punktkontakt hergestellt, was durch das gotische Profil der Spindel möglich wird. Die Laufeigenschaften sind sehr gut, die Führung überaus exakt. Eine hohe Steifigkeit wird ebenso erreicht wie eine sehr gleichmäßige Verteilung der Last. Die Tragfähigkeit der Kugelgewindetriebe wird deutlich erhöht, weil die tragenden Gänge anzahlmäßig höher sind.

Die Kugelgewindemutter wird linear bewegt und an die Anschlusskonstruktion angebaut. Die Kugelgewindemuttern liegen in verschiedenen Bauformen vor und haben feste Laufbahnen, in denen Kugeln geführt werden können.

Werden einstellbare Muttern verwendet, so verhilft eine integrierte Stellschraube zu einem wirksamen Durchmesser des Gewindes. Die Vorspannung kann genau definiert werden und ist stufenlos einzustellen.

Werden Doppelmuttern verwendet, so sind diese durch einen Distanzring in festgelegter Art und Weise gegeneinander verspannt. Danach erfolgt die Fixierung der Muttern. Wie hoch die Vorspannung sein kann, wird durch die Dicke des Distanzrings festgelegt.

Eine weitere Möglichkeit der Vorspannungseinstellung besteht darin, dass beide Hälften der Muttern gegeneinander verdreht werden.

Kugelgewindetrieb und Vorspannung: Erhöhung der Steifigkeit

Die Vorspannung ist bei einem Kugelgewindetrieb wichtig für die Steifigkeit, die die Kugelgewindemutter erreicht. Außerdem reduziert eine korrekt eingestellte Vorspannung das Axialspiel und bietet die Möglichkeit, die Positioniergenauigkeit zu verbessern. Üblich ist die Einstellung von zwei bis zehn Prozent der sogenannten dynamischen Tragzahl für die Vorspannung.

Festgelegt werden kann die Vorspannung über eine Kugelsortierung. Besitzen die Muttern die Vorspannung, so erfolgt der Einbau von Kugeln mit definiertem Übermaß. Eine geringfügige Verformung der Kugeln von außen ist dann auch hohe Belastung möglich. Zwischen Kugeln und Laufbahnen entsteht in dem Fall ein Vierpunktkontakt.

Häufig wird das Verschieben – in Fachkreisen als Shiften bezeichnet – eingesetzt, um vorgespannte Doppelmuttern in Einzelmuttern umzusetzen. Der Steigungsversatz im Gewinde wird erzeugt und befindet sich in der Mitte der Doppelmutter. Die Kugelumläufe sind sowohl vor als auch hinter dem Steigungssatz verspannt.

Wie genau ist ein Kugelgewindetrieb?

Je nach zu bearbeitender Aufgabenstellung müssen bestimmte Werte in puncto Genauigkeit durch die Kugelgewindetriebe erreicht werden. Ganz ohne Abweichungen geht es aber nicht, denn auch mit modernen Verfahren der Fertigung sind Abweichungen generell vorhanden. Die Fertigung der Kugelgewindetriebe unterliegt daher den Wegschwankungen, deren Ausmaße wiederum in unterschiedliche Toleranzklassen eingeteilt werden. Sind die Spindeln gerollt, so werden die Toleranzklassen T1, T3, T5, T7 und T9 eingesetzt ist, wobei gilt, dass die höchste Zahl auch die größte Wegschwankung anzeigt. Werden Präzisionsspindeln gefertigt, so werden die Toleranzklassen mit „P“ angegeben.


Bildnachweis: © Fotolia – Virage

Über 

Marius Beilhammer, Jahrgang 1969, studierte Journalismus in Bamberg. Er schreibt bereits viele Jahre für technische Fachmagazine, außerdem als freier Autor zu verschiedensten Markt- und Businessthemen. Als fränkische Frohnatur findet er bei seiner Arbeit stets die Balance zwischen Leichtigkeit und umfassendem Know-how durch seine ausgeprägte Affinität zur Technik.

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