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EMO Hannover 2019 Kugelgewindetrieb mit gekühlter Mutter erhöht Präzision

| Redakteur: Stefanie Michel

Kammerer Gewindetechnik hat für den Einsatz in Werkzeugmaschinen Kugelgewindetriebe mit gekühlter Mutter entwickelt. Eine gekühlte Mutter ermöglicht eine einfachere Kühlung des Kugelgewindetriebs. Dies verbessert dessen Genauigkeit und Lebensdauer.

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Kugelgewindetrieb mit gekühlter angetriebener Mutter (Öffnung im Kühlgehäuse zur Veranschaulichung): In der Spirale zirkuliert das Kühlmedium, das die aus Lagerreibung und Kugelkontaktbereich entstehende Wärme ableitet.
Kugelgewindetrieb mit gekühlter angetriebener Mutter (Öffnung im Kühlgehäuse zur Veranschaulichung): In der Spirale zirkuliert das Kühlmedium, das die aus Lagerreibung und Kugelkontaktbereich entstehende Wärme ableitet.
(Bild: Carle Triberg)

Um eine reduzierte Temperaturentwicklung Betrieb zu erzielen, hat Kammerer seine Kugelgewindetriebe mit angetriebener Mutter weiterentwickelt. So hat man die Werkstoffe der verbauten Bauteile im Hinblick auf ihre thermischen Eigenschaften optimal ausgewählt. Zudem wurde die thermosymmetrische Konstruktion der Bauteile sowie die thermische Entkopplung berücksichtigt. Die Kühlung der Achsen und Maschine ist variabel regelbar. Die federverspannte Reckung der Kugelgewindetriebe und die Kühlbohrung in Spindel und Mutter minimiert die Verlagerung der Achsen. Die lineare Verschiebung der Achsen wird durch ein direktes Wegmesssystem kompensiert.

Ungewünschter Temperaturanstieg senkt Lebensdauer

„Die partielle Erwärmung bestimmter Spindelbereiche, die aus reversierenden Bewegungen in bestimmten Teilbereichen resultiert, kann nur durch eine Temperaturregelung erreicht werden“, erklärt Reinhard Besenbeck, Technischer Leiter und Produktmanager Kugelgewindetriebe bei Kammerer. „Bei einer Temperaturdifferenz von zum Beispiel 5 °C und einer angenommenen Umlenklänge von 100 mm ergibt sich eine Verspannung zwischen Mutter und Spindel von 5,5 µm. Dabei steigt die Vorspannung und somit die Temperatur in ungewünschte Bereiche. Das alles führt zu Lebensdauerverlusten, Schwingungen und Vorspannungsauflösung im Kugelkontaktbereich.“

Um Energie zu sparen, soll eine mittlere Temperatur bestimmt und eingestellt werden, bei der nur das Minimum an Energie benötigt wird – dies muss nicht zwingend 21 °C sein. Der spiralförmige Kühlkanal am Muttergehäuse-Umfang leitet die entstehende Wärme aus dem Bereich der Lagerung und des Kugelkontakts ab, so der Hersteller. Gleiches gilt für die vier verbauten Axial- und Radiallager, die auf das kompakte Muttergehäuse wirken. Die neue Konstruktion soll Genauigkeit und Lebensdauer des Kugelgewindetriebes nachhaltig verbessern.

Höhere Dynamik steigert Produktivität der Werkzeugmaschine

Neben geringer Hitzebildung zeichnen sich die Kugelgewindetriebe durch geringe Geräuschentwicklung aus: Das von Kammerer entwickelte Hartschälverfahren bei der Fertigung bewirkt eine nachweislich verringerte Geräuschbildung im Einsatz. Das Antriebskonzept der angetriebenen gekühlten Mutter ermöglicht hohe Lineargeschwindigkeiten bei langem Nutzhub der Kugelgewindetriebe. In Verbindung mit einer großen Steigung lassen sich Geschwindigkeiten von über 120 m/min erreichen, unter idealen Voraussetzungen sind Drehzahlen bis 4000 min-1 möglich. Deshalb können bei langen Verfahrwegen die Taktzeiten positiv beeinflusst werden. Das vorgespannte Spindelsystem bewirkt eine höhere Gesamtsteifigkeit des Antriebstrangs. Die biegekritische Drehzahl ist nicht begrenzt. Beschleunigungen der Spindeln von bis zu 30 m/sec² sind möglich. Dabei kann der Einsatz von Hybridlagern und Keramikkugeln bestehende Drehzahlgrenzwerte noch erhöhen. Die höhere Dynamik der Kugelgewindetriebe bewirkt eine Steigerung der Produktivität der Werkzeugmaschine.

Kugelgewindetriebe mit gekühlter Mutter werden in Baugrößen von 16 bis 160 mm Durchmesser mit unterschiedlichen Steigungen angeboten. Neben Werkzeugmaschinen wie zum Beispiel Portalfräsmaschinen oder Räummaschinen umfassen die Einsatzgebiete Kunststoffspritzgießmaschinen, Hebe- und Montageeinrichtungen für Flugzeuge und Schienenfahrzeuge, und andere Lift- und Hubeinrichtungen. Kammerer-Kugelgewindetriebe werden in Hornberg im Schwarzwald hergestellt und weltweit vertrieben.

Kammerer Gewindetechnik auf der EMO Hannover 2019: Halle 7, Stand E36

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