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Antriebskomponenten Sieben Neuheiten für die Werkzeugmaschine

Von Stefanie Michel

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Ohne präzise (Antriebs-)Komponenten keine präzise Werkzeugmaschine: Auch wenn das sehr vereinfacht dargestellt ist, so spielen doch die Antriebs- und Steuerungskomponenten eine zentrale Rolle. Wir stellen Ihnen sieben vor Neuheiten bzw. Highlights vor.

Präzise Werkzeugmaschinen benötigen auch entsprechende Komponenten, die die hohen Anforderungen erfüllen können.(Bild: Pexels / Daniel Smyth)
Präzise Werkzeugmaschinen benötigen auch entsprechende Komponenten, die die hohen Anforderungen erfüllen können.
(Bild: Pexels / Daniel Smyth)

NSK: Kugelgewindetriebe für hochpräzise Werkzeugmaschinen der nächsten Generation

Hersteller hochwertiger Werkzeugmaschinen machen deutlich: die Maschinen werden immer genauer, die Oberflächenqualität immer höher. Voraussetzung dafür ist jedoch, dass die in den Maschinen verwendeten Kugelgewindetriebe auch die geforderten hochpräzisen Bewegungsabläufe vollziehen können.

Die unregelmäßige Bewegung eines Kugelgewindetriebs beim Wechseln der Bewegungsrichtung: links die bisherigen Beobachtungen, rechts die Auswirkung der softwarebasierten Kompensation.(Bild: NSK Deutschland)
Die unregelmäßige Bewegung eines Kugelgewindetriebs beim Wechseln der Bewegungsrichtung: links die bisherigen Beobachtungen, rechts die Auswirkung der softwarebasierten Kompensation.
(Bild: NSK Deutschland)

Für Entwickler gilt es vor allem eine Herausforderung zu meistern: die Bewegungsfehler mit zwei Spitzen („quadrant glitches“), die durch plötzliche Reibungsschwankungen nach Richtungswechsel entstehen. Sie hinterlassen Schlieren auf der bearbeiteten Oberfläche und verringern somit die Oberflächenqualität. Studien zeigten, dass es möglich ist, die erste Spitze steuerungstechnisch (durch softwarebasierte Motorsteuerungskompensation) zu korrigieren. Die zweite Spitze vollständig zu kompensieren, ist deutlich schwieriger, da mehr Faktoren zusammenwirken. NSK hat nach eigenen Aussagen jedoch eine Lösung gefunden, um auch diesen Bewegungsfehler deutlich zu minimieren.

Neuer Kugelgewindetrieb reduziert Reibungsschwankungen

Mithilfe einer umfassenden Simulation, also durch den Einsatz eines „digitalen Zwillings“, und einer Reibungsanalyse hat NSK einen neuen Kugelgewindetrieb mit optimiertem Innendesign entwickelt. Der Schlüssel zu dieser Entwicklung war das genaue Verständnis für den Mechanismus, der die Reibungsschwankungen in den Kugelgewindetrieben verursacht.

Unter anderem stabilisiert der neue Kugelgewindetrieb das Antriebsdrehmoment und reduziert die Reibungsschwankungen bei der Umkehrung der Bewegungsrichtung. Das verbessert die Bewegungsgenauigkeit und reduziert die „Quadrant-Glitch“-Bewegungsfehler. Das Ergebnis ist eine nahezu vollständige Eliminierung der zweiten Spitze. Die Reibungsschwankungen konnten um bis zu 20 Prozent verringert werden, war auch die Höhe der ersten Spitze minimiert.

Auf Nachbearbeitungsprozesse verzichten

(Bild: NSK Deutschland)
(Bild: NSK Deutschland)

Durch die Kombination des Kugelgewindetriebs mit der softwarebasierten Fehlerkompensation sollen Maschinenhersteller ihren Kunden eine Verbesserung der bearbeiteten Oberflächenqualität ermöglichen. Darüber hinaus könne der Anwender häufig auf Nachbearbeitungsprozesse wie Polieren verzichten, was die Durchlaufzeiten verkürze.

Die Einbaumaße der neuen NSK-Kugelgewindetriebe mit „Quadrant-Glitch“-Kompensation sind identisch mit denen herkömmlicher Produkte, so dass sie 1:1 ausgetauscht werden können. Die Kugelgewindetriebe werden mit Wellendurchmessern von 25 bis 63 mm und Steigungen von 5 bis 30 mm erhältlich sein. Zu den Vorspannungsarten gehören: Offset-Vorspannung (Z-Vorspannung), Doppelmutter-Vorspannung (D-Vorspannung) und federvorgespannte Doppelmutter (J-Vorspannung).

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