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Kugelgewindetrieb Antrieb mit gekühlter Mutter

| Redakteur: Lilli Bähr

Wärmeentwicklung ist gerade bei schnell laufenden Linearantrieben von Werkzeugmaschinen unvermeidlich. NSK bietet hierfür nun Kugelgewindeantriebe mit gekühlter Mutter an. Sie sollen eine wichtige Voraussetzung für Bearbeitungsverfahren mit hoher Maßhaltigkeit schaffen – ohne temperaturbedingte Dimensionsänderungen.

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Kühlen genau dort, wo Kühlung benötigt wird: Das ist das Grundprinzip der Kugelgewindetriebe mit gekühlter Mutter.
Kühlen genau dort, wo Kühlung benötigt wird: Das ist das Grundprinzip der Kugelgewindetriebe mit gekühlter Mutter.
(Bild: NSK)

Den Anstoß für die Entwicklung von Kugelgewindetrieben mit gekühlter Mutter gaben NSK-Kunden aus dem Werkzeug- und Kunststoffmaschinenbau. Sie müssen immer höhere Präzisionsanforderungen erfüllen, damit die Maschinen z.B. Flugzeugkomponenten mit hoher Maßhaltigkeit oder Kunststoffbauteile wie Handy-Gehäuse mit dünnen Wandstärken fertigen können.

Eine gleichbleibende Temperatur in der Maschine bzw. im Werkzeug zählt zu den Voraussetzungen für diese Präzision, denn Temperaturunterschiede können zu Verformungen der Maschine und damit zu Maßänderungen des erzeugten Produktes oder zu sonstigen Qualitätseinbußen führen. Üblicherweise kommen in solchen Fällen Hohlwellenspindeln zum Einsatz, durch die Kühlmedium geleitet wird. Nochmals exakter soll die Temperaturführung sein, wenn die Mutter selbst gekühlt wird.

Hier sind allerdings konstruktive Herausforderungen zu meistern, und dies ist NSK eigenen Angaben zufolge gelungen. So konnte das Problem gelöst werden, dass die durch die Kühlung hervorgerufene Kontraktion des Werkstoffs die Vorspannung der Mutter beeinflusst. Nach umfassenden Versuchen haben die Entwickler ein zur Vorspannung passendes Kühlsystem entwickelt, so dass sich das Vorspannungsniveau durch die Kühlung nicht verändert.

Verbesserte Kühlleistung im Vergleich zu Hohlwellenspindeln

Im Vergleich zu den gekühlten Hohlwellenspindeln sollen die neuen Kugelgewindetriebe mit gekühlter Mutter eine mindestens ebenso gute, in vielen Fällen sogar bessere Kühlleistung aufweisen. Vor allem bei Hochgeschwindigkeits-Anwendungen mit kurzen Hüben soll die Kühlwirkung besser sein.

Damit eignet sich diese Art der Kühlung u.a. für Maschinen, die vergleichsweise kleine Bewegungen mit hoher Geschwindigkeit und kurzer Taktzeit ausführen. Dies triff z.B. für viele Werkzeugmaschinen zu, die Automobilkomponenten bearbeiten, sowie für Spritzgießmaschinen, die Kunststoffteile mit hohen Anforderungen an die Maßhaltigkeit fertigen und dabei hoch dynamische Zyklen fahren.

In vielen Fällen 1:1 austauschbar

Die Kugelgewindetriebe mit gekühlter Mutter sollen in vielen Fällen 1:1 gegen vorhandene Baureihen mit gekühlter Spindel ausgetauscht werden können. Laut Unternehmen lassen sie sich kostengünstig fertigen, weil es einfacher ist, eine Bohrung in eine Mutter einzubringen als eine Spindel in Hohlwellen-Ausführung zu fertigen. Die Kühlung soll sich ganz einfach in vorhandene Kühlsysteme integrieren lassen.

Der gekühlte Mutternkörper kann in den Schaftdurchmessern 40 mm, 45 mm, 50 mm und 63 mm geliefert werden. In Abhängigkeit vom Spindelschaft sind Steigungsvarianten mit 16 mm, 20 mm, 25 mm und 30 mm verfügbar. (lb)

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