Einführung

Kugelumlaufspindelist eine Linearbewegungstechnologie, die Rotationsbewegungen in lineare Bewegungen umwandelt. Es wird häufig in Maschinen eingesetzt, die eine hohe Positionierungsgenauigkeit und eine hohe Tragfähigkeit erfordern.

Bevor Sie Schritt-{0}}für-die Methoden zur Auswahl eines Kugelgewindetriebs befolgen, ist es hilfreich, zunächst einige grundlegende Informationen zu verstehen. Dadurch wird jeder Schritt des Auswahlprozesses erheblich vereinfacht.

Kugelumlaufspindeln sind nicht einfach eine Kombination aus Größe und Modell. Faktoren wie die Steigung der Kugelumlaufspindel, die Vorspannung der Kugelumlaufspindel, die Belastbarkeit und die Herstellungsmethoden wirken sich alle auf die endgültige Leistung aus. Ohne das Verständnis dieser Grundkonzepte kann der Auswahlprozess leicht zu einem mechanischen Abgleich von Parametern und nicht zu einer fundierten Entscheidung werden.

Sobald diese Grundlagen klar verstanden sind, wird die Auswahl eines Kugelgewindetriebs nicht mehr zu einer komplizierten Berechnung, sondern zu einem logischeren und sichereren Entscheidungsprozess{0}.

Struktur, Typen und Grundparameter von Kugelgewindetrieben

Eine Kugelumlaufspindel besteht aus einer festen Welle und einer darauf montierten Kugelmutter. Der Antrieb der Schraube kann über einen Motor, Zahnräder, Riemenscheiben oder ein Handrad erfolgen. Die meisten Kugelumlaufspindeln bestehen aus Stahl und werden typischerweise nach zwei Hauptmethoden hergestellt.

Kugelumlaufspindeln mit gerolltem Gewindesind die am weitesten verbreitete Art. Sie werden hergestellt, indem ein unbeheizter Rohlingsschaft in eine Matrize gepresst wird und durch einen Verformungsprozess die erforderlichen Gewinde geformt werden.

Präzisionsgeschliffene Kugelumlaufspindelnwerden durch Materialabtrag hergestellt, um das Gewindeprofil zu erzeugen.

ground-vs-rolled-ball-screw-comparison — Präzisionsgeschliffene Kugelumlaufspindel und Kugelumlaufspindel mit gerolltem Gewinde

Vorteile von Kugelgewindetrieben mit gerolltem Gewinde:

Das Material wird komprimiert statt geschnitten, was zu haltbareren Fäden führt
Eine Wärmebehandlung nach dem Walzen verbessert die Materialfestigkeit
Eine schnellere Produktion führt zu geringeren Kosten

Vorteile präzisionsgeschliffener Kugelumlaufspindeln:

Vor dem Schleifen wird eine Wärmebehandlung durchgeführt
Glattere Gewindeoberflächen verringern die Reibung zwischen Schraube und Kugelmutter
Höhere Präzision

Beide Typen können in verschiedenen Längen, Kugelumlaufspindeldurchmessern, Tragfähigkeiten und Toleranzen hergestellt werden und können mit Links- oder Rechtsgewinde hergestellt werden.

Als Kugelumlaufspindelende bezeichnet man die bearbeiteten Enden der Spindel, die zur Verbindung von Antriebseinheiten oder Stützlagern dienen. Die Optionen für die Endbearbeitung von Kugelgewindetrieben variieren je nach Anwendungsanforderungen.

Bei der Bestellung eines Kugelgewindetriebs müssen folgende Schlüsselparameter angegeben werden:

Kugelumlaufspindeldurchmesser (d)
Steigung der Kugelumlaufspindel (I)
Kugeldurchmesser (D)

Diese werden typischerweise ausgedrückt als: d × I × D

Zum Beispiel: 12 × 10R × 2
Dies bedeutet einen Kugelumlaufspindeldurchmesser von 12 mm, eine rechte Kugelumlaufspindelsteigung von 10 mm pro Umdrehung und einen Kugeldurchmesser von 2 mm.

Schlüsselfaktoren, die die Leistung und Auswahl von Kugelgewindetrieben beeinflussen

Die Kugelmutter fungiert als bewegliches Bauteil, wenn sich die Kugelumlaufspindel dreht, und trägt die Last, die eine lineare Bewegung erfordert. Im Inneren der Kugelmutter berühren die Kugeln die Spindel und bilden so eine nahezu reibungsfreie Schnittstelle. Das Rückführungssystem führt die Kugeln vom Ende der Kugelmutter nach vorne zurück und erzeugt so eine kontinuierliche Schleife. Da sich die Kugeln zwischen der Kugelmutter und der Spindel befinden, kann die Kugelmutter nicht entfernt werden und ist im Werk vor-montiert.

Schrägkugellager

Axial-Schrägkugellager sind Speziallager, die hohen axialen Belastungen standhalten und typischerweise am festen Ende einer Kugelumlaufspindel eingesetzt werden.

Gegenreaktion

Unter Spiel versteht man den kleinen Spielraum zwischen den Kugeln und der Kugelmutter oder zwischen den Kugeln und der Kugelumlaufspindel, der eine leichte freie Bewegung ermöglicht. Eine Kugelumlaufspindel kann mit Kugelumlaufspindelvorspannung geliefert werden, wodurch das Spiel deutlich reduziert wird.

Kugelumlaufspindel-Stützeinheiten

Kugelumlaufspindel-Unterstützungseinheiten(auch bekannt als Lagergehäuseeinheit) werden an den Enden der Kugelumlaufspindel installiert und enthalten Lager, die eine reibungslose Drehung ermöglichen. Nach der Installation bleiben sie fest. Diese Einheiten sind in Stahl oder Aluminium erhältlich und in verschiedenen Größen erhältlich. Die feste -Endhalterung bietet eine höhere Steifigkeit und ist ideal für die Antriebsseite, während die schwimmende -Endhalterung auf der nicht-angetriebenen Seite verwendet wird.

Es gibt zwei gängige Lagertypen, die in Kugelumlaufspindel-Stützsystemen verwendet werden:

Axial-Schrägkugellager für Fest-Endanwendungen
Rillenkugellager für schwimmende -Endanwendungen

Zur Sicherung der Lagerbaugruppe innerhalb der Stützeinheit werden Sicherungsmuttern verwendet.

Positionierungsgenauigkeit

Die Positionierungsgenauigkeit ist definiert als die Differenz zwischen dem tatsächlichen Weg der Kugelmutter und dem theoretischen Weg, der durch Multiplikation der Kugelumlaufspindel mit der Anzahl der Spindelumdrehungen berechnet wird.

Vorspannung der Kugelumlaufspindel

Zur Reduzierung des Spiels wird eine Vorspannung der Kugelumlaufspindel aufgebracht. Es stehen verschiedene Vorspannungsgrade (P0, P1, P2, P3, P4) zur Verfügung, und einige Kugelmuttern ermöglichen die Einstellung der Vorspannung der Kugelumlaufspindel.

Stoppmutter

Mit der Kugelmutter ist eine Sicherheitsmutter (Stoppmutter) verbunden. Wenn sich die Kugelumlaufspindel bei vertikalen Anwendungen nicht mehr dreht, helfen die Kugeln dabei, die Kugelmutter in Position zu halten. Im Fehlerfall greift die Stoppmutter in das Schraubengewinde ein und verhindert so ein Herunterfallen der Kugelmutter.

Schmiereinheit

Eine auf der Kugelmutter montierte Schmiereinheit sorgt für eine kontinuierliche Schmierung und verlängert so die Lebensdauer. Bei diesem System ist möglicherweise bis zu fünf Jahre oder 300 Millionen Umdrehungen keine Schmierung erforderlich.

Dynamische Tragzahl

Die dynamische Tragzahl bezieht sich auf die Axiallast, unter der 90 % der Kugelgewindetriebe über eine Million Umdrehungen laufen können.

Statische Tragfähigkeit

Die statische Tragzahl ist die Axiallast, die eine dauerhafte Verformung der Kugeln verursacht, definiert als das 0,0001-fache des Kugeldurchmessers.

Art der Kugelumlaufspindel-Endbearbeitung

Die Form des Kugelumlaufspindelendes definiert die Art der Bearbeitung des Kugelumlaufspindelendes. Das linke und das rechte Ende können unterschiedliche Konfigurationen haben, einschließlich Keilnuten, Schlüsselflächen, Mittellöcher, Innensechskant oder Innengewinde.

Ball-screw-shaft-end-machining-options — Art der Kugelumlaufspindel-Endbearbeitung

Steifigkeit

Die Steifigkeit gibt an, wie stark ein Kugelgewindetrieb einer elastischen Verformung unter Belastung standhält.

Knicken

Ein Knicken tritt auf, wenn axiale Druckkräfte dazu führen, dass sich der Schraubenschaft verbiegt. Dies wird durch Beschleunigung, Reibung, Gewicht und Prozesskräfte beeinflusst, die auf den Kugelgewindetrieb wirken.

Abschluss

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es bei der Auswahl eines Kugelgewindetriebs nicht nur auf die passenden Abmessungen ankommt. Es handelt sich um eine systematische Entscheidung, die auf einem klaren Verständnis der Struktur, Leistungsparameter und Anwendungsanforderungen basiert.

Erst wenn Sie diese Schlüsselkonzepte vollständig verstanden haben, können Sie verschiedene Arten von Kugelumlaufspindeln genau bewerten und die am besten geeignete Lösung für Ihre Ausrüstung auswählen.

Wenn Sie bereits über fundierte Kenntnisse dieser Grundlagen verfügen, besteht der nächste Schritt darin, mit detaillierten Berechnungen zur Auswahl von Kugelumlaufspindeln auf der Grundlage Ihrer spezifischen Arbeitsbedingungen fortzufahren. Bei kundenspezifischen Projekten trägt die Bereitstellung detaillierter Parameter oder Zeichnungen zu einer genaueren und effizienteren Auswahlunterstützung bei.