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Kugelgewindespindel

Kugelgewindetriebe sind Vorschubspindeln, die die Drehbewegung eines Motors in eine Linearbewegung umwandeln, indem zahlreiche Stahlkugeln zwischen Gewindespindel und Mutter abrollen. Im Vergleich zu Gleitgewindetrieben ist die Reibung gering und der Wirkungsgrad hoch, sodass sich mit geringem Antriebsmoment präzise positionieren lässt. Die Stahlkugeln laufen innerhalb der Mutter durch Umlenkbauteile wiederholt um. Es gibt präzisionsgeschliffene Kugelgewindetriebe, deren Gewindenuten durch Schleifen gefertigt werden, und gewalzte Kugelgewindetriebe, die durch Walzen geformt werden; unterschieden werden sie nach Genauigkeitsklasse (z. B. C0 bis C10). Manche Ausführungen besitzen eine Vorspannung der Mutter, die das axiale Spiel beseitigt. Eingesetzt werden sie in Vorschubachsen von Werkzeugmaschinen, in Fertigungsanlagen für Halbleiter und elektronische Bauteile, in Fördervorrichtungen und in Positioniersystemen wie XY-Tischen.

Kugelgewindespindel richtig auswählen

  1. 1. Steigung anhand von Geschwindigkeit und Auflösung bestimmen

    Die Steigung ist der Vorschub je Spindelumdrehung. Die aufgeführten Produkte haben 1 bis 40 mm. Eine größere Steigung ermöglicht bei gleicher Drehzahl schnellere Vorschubbewegungen, erhöht jedoch das erforderliche Drehmoment und vergröbert den Verfahrweg je Impuls. Die Auswahl erfolgt durch Rückrechnung aus der Höchstgeschwindigkeit, der maximalen Motordrehzahl und der gewünschten Positionierauflösung.

  2. 2. Spindelaußendurchmesser anhand von Last und Steifigkeit wählen

    Der Spindelaußendurchmesser beeinflusst Tragzahl, Steifigkeit, Knicklast und kritische Drehzahl. Die aufgeführten Produkte haben 8 bis 32 mm. Bei großer Gesamtlänge oder hoher Drehzahl ist eine dickere Spindel erforderlich, um Durchbiegung und Resonanz zu vermeiden. Die zulässige Drehzahl ist einschließlich der Lagerung zu prüfen.

  3. 3. Lebensdauer über die dynamische Tragzahl prüfen

    Die dynamische Tragzahl Ca ist die axiale Bezugslast für die Lebensdauerberechnung. Die aufgeführten Produkte haben 1950 bis 16100 N. Aus der mittleren Betriebslast und dem Verfahrweg wird die nominelle Lebensdauer berechnet und geprüft, ob die erforderliche Laufzeit erreicht wird. Die Lebensdauer verhält sich annähernd umgekehrt proportional zur dritten Potenz des Lastverhältnisses.

  4. 4. Stoßlasten anhand der statischen Tragzahl auslegen

    Die statische Tragzahl C0a ist die axiale Last, die im Stillstand oder bei Stößen zulässig ist. Die aufgeführten Produkte haben 2600 bis 33400 N. Es ist zu prüfen, ob bei Maximallasten wie Massenkräften beim Schnellhalt oder Prozesskräften bei der Bearbeitung eine ausreichende statische Sicherheit besteht.

  5. 5. Genauigkeitsklasse passend zur Positioniergenauigkeit wählen

    Die Genauigkeitsklasse gibt den zulässigen Steigungsfehler an; je kleiner die Zahl, desto höher die Genauigkeit. Die aufgeführten Beispiele sind überwiegend geschliffen in Klasse C5. Da eine zu hohe Klasse die Kosten erhöht, ist sie anhand der geforderten Positioniergenauigkeit festzulegen.

  6. 6. Abwägung zwischen Axialspiel und Vorspannmoment

    Das axiale Spiel beträgt bei den aufgeführten Produkten 0 bis 0,03 mm. Für Anwendungen, die bei Hin- und Herbewegungen empfindlich auf Umkehrspiel (Versatz bei der Rückbewegung) reagieren, ist eine vorgespannte Ausführung zu wählen. Das Vorspannmoment (bei den aufgeführten Produkten 2 bis 25 N·cm) erhöht jedoch Antriebsmoment und Erwärmung mit steigendem Wert und ist daher auf die Motorleistung abzustimmen.

  7. 7. Gesamtlänge und Wellenenden an die Anlage anpassen

    Die Gesamtlänge beträgt bei den aufgeführten Produkten 85 bis 2500 mm. Sie ergibt sich aus dem Hub zuzüglich Mutternlänge und Reserve sowie dem Bereich der Lagerbefestigung. Bei langen Ausführungen sind die Grenzen durch kritische Drehzahl und Knickung strenger, weshalb sie zusammen mit dem Spindelaußendurchmesser zu prüfen sind.

Dieser Leitfaden wurde von AI auf Grundlage der Unterlagen und Spezifikationsangaben der aufgeführten Produkte erstellt. Prüfen Sie vor dem Einsatz die Unterlagen des jeweiligen Herstellers.