Kugelgewindetrieb Längere Lebensdauer, höhere Präzision, verringerte Reibung

Anbieter zum Thema

NSK Deutschland GmbH

Murtfeldt Kunststoffe GmbH & Co. KG

FAULHABER Antriebssysteme

microsonic GmbH

Auf der EMO Hannover 2023 wird NSK gleich mehrere Baureihen von Kugelgewindetrieben zeigen, die ihr Messedebüt in Europa geben. Eine Serie für Hochpräzisions-Anwendungen ist ebenso dabei wie reibungsreduzierte Kugelgewindetriebe.

Fräsen, bohren, drehen, schleifen, erodieren, stanzen – unabhängig vom Verfahren sind Werkzeugmaschinen nur so produktiv und präzise, wie die verbauten Antriebskomponenten es zulassen. Dass Präzision und Produktivität der Maschinen weiter gesteigert werden können, dafür sorgen neue Baureihen solcher Antriebskomponenten. Auf der diesjährigen EMO wird es wieder einige zu sehen geben – beispielsweise am Stand von NSK. Als führender Hersteller von Kugelgewindetrieben für Werkzeugmaschinen zeigt das Unternehmen mehrere neue Baureihen von Kugelgewindetrieben, die mit Blick auf definierte Anforderungsprofile entwickelt wurden.

Verringerte Reibung minimiert die Temperaturerhöhung

Bei der Entwicklung der Low-Temperature-Baureihe stand die Verringerung der Reibung im Vordergrund. Den Konstrukteuren ist es gelungen, im Vergleich zu herkömmlichen Systemen eine um 45 Prozent geringere Reibung zu erreichen – bei gleicher Steifigkeit. Entsprechend geringer ist auch die Temperaturerhöhung während des Betriebs. Das heißt: Die wärmebedingte Ausdehnung der Linearachse wird verringert. Damit wird die Voraussetzung für hohe Wiederholgenauigkeit beim Positionieren geschaffen, ohne dass (externe) Kühlung erforderlich ist. Zugleich steigert die verringerte Reibung der „Low Temperature“-Kugelgewindetriebe die Energieeffizienz, und das dynamische Vorspannmoment ist um rund 65 Prozent geringer als das von herkömmlichen Produkten mit gleicher Steifigkeit.

Kugelgewindetriebe mit Präzision im Fokus

Bei den neuen High-Precision-Kugelgewindetrieben steht eindeutig die Präzision im Fokus. Sie zeichnet sich unter anderem durch sehr hochwertig bearbeitete Oberflächen aus und damit durch sehr präzise Bewegungsabläufe. Davon profitiert der Anwender, indem er auf nachfolgende Feinbearbeitungsprozesse wie polieren verzichten kann. Und weil das Antriebsmoment reduziert werden kann, arbeiten die Maschinen energiesparend.

Außerdem weisen die neuen High-Precision-Kugelgewindetriebe ein optimiertes Innendesign auf, mit dem die NSK-Konstrukteure das Phänomen des „Second quadrant glitch“ eliminieren konnten. Das heißt: Wenn der Kugelgewindetrieb die Bewegungsrichtung wechselt, treten keine reibungsbedingten Bewegungsfehler mit zwei Spitzen auf, die Schlieren auf der bearbeiteten Oberfläche hinterlassen.

Die Reduzierung der Reibungsschwankungen um bis zu 20 Prozent trägt auch zur Reduzierung von “First quadrant glitch”-Bewegungsfehlern bei. Mit diesem Eigenschaftsprofil sind die Kugelgewindetriebe bestens geeignet für Bearbeitungsprozesse zum Beispiel von Formen und Werkzeugen, die eine sehr hohe Oberflächengüte erfordern.

Lange Lebensdauer unter hoher Belastung

Mit der HFT-Super-Long-Life-Baureihe stellt NSK auch neue Kugelgewindetriebe für hochbelastete Anwendungen vor. Ein Blick ins Detail: Die Optimierung der Lastverteilung in den verschiedenen Bereichen des Kugelumlaufs hat zur Folge, dass sich die Lebensdauer im Vergleich zu marktüblichen Baureihen nahezu verdoppeln kann.

Diese Serie eignet sich unter anderem hervorragend für Maschinenbauarten, die auf vollelektrische Antriebe umgerüstet werden, zum Beispiel Servopressen. Sie ermöglichen kompaktere Konstruktion, hervorragende Regelbarkeit der Prozesse und eine ressourcenschonende Bauweise.

Reibungsreduzierte Lager

So lassen sich Wälzlager energetisch optimieren

Spezialwerkstoff für Einsatz in verschmutzter Umgebung

Ergänzt wird die HTF-Baureihe durch die S-HTF-Reihe, die NSK ebenfalls auf der EMO zeigt. Bei ihr kommt der NSK-eigene Werkstoff „Tough Steel” zum Einsatz. Er bewirkt, dass die Kugelgewindetriebe unter hohen Belastungen und bei hoher Verschmutzung eine (im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen) eine bis zu 2,2 mal höhere Ermüdungslebensdauer und eine 1,8 mal höhere Tragfähigkeit erreichen. Sie sind die weltweit ersten Kugelgewindetriebe, bei denen die Tough Steel-Technologie zum Einsatz kommt.

Damit sind die NSK-Kugelgewindetriebe auf dem EMO-Stand aber noch nicht vollständig aufgezählt. Gezeigt werden auch die High-Durability-Kugelgewindetriebe mit einer speziellen Oberflächenbehandlung der Laufbahn, die besonders widerstandsfähig gegenüber Verschleiß ist und damit längere Wartungsintervalle bzw. eine verlängerte Lebensdauer ermöglicht – auch und gerade bei Anwendungen mit kurzen Hüben (s. Aufmacherfoto).

Weltneuheit: Distanzelemente aus Bio-Kunststoffen

Das für NSK sehr wichtige Thema der Nachhaltigkeit wird auf der EMO ebenfalls adressiert – mit einer Weltneuheit. Nachdem NSK im vergangenen Jahr bereits die ersten Wälzlagerkäfige aus Bio-Kunststoff vorgestellt hatte, zeigt das Unternehmen jetzt die ersten Kugelgewindetrieb-Distanzelemente, die zu 100 Prozent aus biobasiertem Kunststoff gefertigt werden. Diese Elemente sind zwischen den einzelnen Kugeln des Gewindetriebs angeordnet. Sie verhindern, dass die Kugeln in Kontakt zueinander kommen, was die Reibung erhöhen und gegebenenfalls Schäden verursachen würde.

Gestützt auf das eigene Know-how in der Werkstofftechnologie, hat NSK das bio-basierte Hochleistungspolyamid Eco Paxx von DSM ausgewählt und validiert. Durch umfassende Entwicklungsarbeiten mit Simulationen des Digitalen Zwillings konnte sichergestellt werden, dass der Anwender diese nachhaltige Lösung nutzen kann, ohne Einbußen beim hohen Leistungsniveau und bei der Lebensdauer von NSK-Kugelgewindetrieben in Kauf nehmen zu müssen.

Die S1-Distanzelemente werden mit Durchmessern von 50 bis 20 mm gefertigt. Im Vergleich zu Distanzelementen aus fossilem Kunststoff weisen sie, über den gesamten Lebenszyklus betrachtet, einen um 90 Prozent geringeren CO2-Footprint auf. Damit sind sie eine gute Wahl für jeden Maschinenbauer, der die CO2-Bilanz seiner Maschinen verbessern möchte.

Für jede Anwendung der passende Kugelgewindetrieb

Der Überblick zeigt: Mit dem NSK-Programm stehen dem Werkzeugmaschinenbau hochwertige Kugelgewindetriebe zur Verfügung, deren Eigenschaftsprofil sich im Hinblick auf die Anforderungen und die Umgebungsbedingungen unterscheiden. Wo auch immer der Anwender seine Prioritäten setzt (lange Lebensdauer, geringe Reibung, hohe Präzision, hohe Verfahrgeschwindigkeit, kurze Hübe, nachhaltige Werkstoffe) – bei NSK findet er eine Baureihe, die unter den individuellen Bedingungen die gewünschte Performance bringt. Und das gilt nicht nur für Kugelgewindetriebe, sondern auch für Linearführungen und für die hoch beanspruchten Spindellager der Werkzeugmaschinen.

Auf der EMO 2023 in Hannover ist NSK in Halle 7 an Stand C42 zu finden.

Definition

Was ist eigentlich ein Gewindetrieb?

* Andreas Kropp ist Application Engineering Manager Precision bei der NSK Deutschland GmbH in Ratingen.

(ID:49619728)