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antriebstechnik 7/2022

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antriebstechnik 7/2022

LINEARTECHNIK

LINEARTECHNIK GEWINDESCHLEIFVERFAHREN VERBESSERTE LAUFEIGENSCHAFTEN VON KUGELGEWINDETRIEBEN Das Unternehmen August Steinmeyer hat ein Gewindeschleifverfahren für die Spindeln seiner Produkte entwickelt. Damit kann ein sanfterer Lauf der Mutter erzielt werden. In Versuchen wurde nachgewiesen, dass sich die verbesserten Laufeigenschaften positiv auf die Lebensdauer und die Qualität der Kugelgewindetriebe auswirken. Dipl.-Ing. Nima Jandaghi, Leiter Technologie August Steinmeyer GmbH & Co. KG in Albstadt Ob Werkzeug- oder Sondermaschinen, Medizin- oder Messtechnik, Robotik oder Handling, Luft- oder Raumfahrt – Kugelgewindetriebe kommen in verschiedensten Ausführungen in unterschiedlichen Branchen zum Einsatz. Dabei kommt es immer auf die Wirtschaftlichkeit, Zuverlässigkeit und Präzision der verbauten Komponenten an. Wichtige Beurteilungskriterien für die Qualität von Kugelgewindetrieben sind Laufruhe, Geräuschentwicklung, Vibrationen, Einlaufverhalten und Energieeffizienz. „Um den steigenden Anforderungen unserer Kunden an die Qualität unserer Kugelgewindetriebe gerecht zu werden, haben wir unsere Schleifprozesse optimiert,“ berichtet Diplom-Ingenieur Nima Jandaghi, Leiter des Bereichs Technologie bei August Steinmeyer. „Wir haben nicht nur die Kühlung, Spülung und Reinigung verbessert, sondern auch die Werkzeugauswahl und die Prozessparameter erweitert, die beim Schleifen des Spindelgewindes eine Rolle spielen.“ Spindeln mit geschliffenem Kugelgewinde machen derzeit einen Umsatzanteil von ca. 80 % des Unternehmens aus. Sie können mit hohen Genauigkeiten gefertigt werden und kommen in Anwendungen zum Einsatz, die ein hohes Maß an Präzision erfordern. „Spindeln mit gerolltem bzw. gewirbeltem Kugelgewinde sind hingegen stark abhängig vom Materialverhalten und deshalb nicht immer auf einem solch hohen Genauigkeitsniveau herstellbar, wie die geschliffenen Varianten“, erklärt Jandaghi. Im Hause August Steinmeyer durchgeführte Untersuchungen belegen, dass selbst bei der geschliffenen Variante durchaus mikroskopische Unregelmäßigkeiten auf der Laufbahnoberfläche des Spindelgewindes entstehen können. Diese führen zu Vibrationen, unruhigen Laufeigenschaften 14 antriebstechnik 2022/07 www.antriebstechnik.de

LINEARTECHNIK 01 Gewindeschleifen gehört zu den Fertigungsprozessen, die ein hohes Maß an Erfahrungen erfordern: Die Experten wissen, worauf bei der Herstellung der komplexen Bauteile geachtet werden muss sowie Geräuschbildung und gehen mit einem erhöhten Verschleiß und damit einer kürzeren Lebensdauer der Kugelgewindetriebe einher. ANPASSUNG DER PROZESSPARAMETER UND RICHTIGE WERKZEUGAUSWAHL Die Spezialisten aus der Forschung und Entwicklung des Kugelgewindetrieb- Herstellers befassten sich intensiv damit, durch die Optimierung des Schleifprozesses Abhilfe zu schaffen. Das Schleifen ist oft der letzte Teilprozess bei der Herstellung hochwertiger sowie präziser Komponenten für den Maschinen- und Anlagenbau und steht damit am Ende der Wertschöpfungskette. Dabei werden Funktionsflächen wie Lauf-, Sicht- und Dichtflächen mit hoher Oberflächengüte und engen geometrischen Toleranzen erzeugt. Ein leistungsfähiger und gleichzeitig sicherer Fertigungsablauf ist deshalb Voraussetzung für eine wirtschaftliche Produktion. Hochpräzises Gewindeschleifen gehört zu den Fertigungsprozessen, die ein außerordentliches Maß an Erfahrungen erfordern. Die Experten von August Steinmeyer wissen, worauf bei der Herstellung der komplexen Bauteile geachtet werden muss. In vielen Fällen wird deshalb beim Schleifen die Leistungsfähigkeit der Maschinen und Werkzeuge nicht voll ausgeschöpft, um die Prozesssicherheit nicht zu gefährden. „Es kommt darauf an, die Prozessparameter optimal an die Fertigungszeiten und die erforderliche Qualität der Spindeln anzupassen“, so Jandaghi. „Allein durch Ausnutzung der vollen Leistungsfähigkeit der Maschine wird die Qualität nicht unbedingt verbessert.“ Die drei Kardinalgrößen Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeit sowie Zustellung haben wesentlichen Einfluss auf das Prozessergebnis. Aber auch die Auswahl der geeigneten Schleifwerkzeuge und deren Konditionierung, also das Profilieren, Abrichten, Strukturieren, Schärfen und Reinigen spielen eine wichtige Rolle. SCHÄDEN DURCH ZUSETZUNGEN, REIBUNG UND WÄRME Mit zunehmendem Verschleiß des Schleifwerkzeuges ändern sich wichtige Prozesskenngrößen wie Normal- und Tangentialkräfte sowie die Maximaltemperatur in der Kontaktzone zwischen Werkzeug und Werkstück. Sogenannte Zusetzungen werden als beachtenswerte Größe im Verschleißmechanismus angesehen: Sie beschreibt das Anhaften von Teilen des Werkstückstoffes an den Schleifkörnern, bzw. das Festsetzen von Spänen in den Poren der Schleifscheibe. Zusetzungen verursachen eine starke Reibung und hohe Temperaturen in der Kontaktzone. Sie können mit dem Werkstückstoff verschweißen und kleine Teile davon herausreißen, so dass die Oberfläche beschädigt wird. Bei einem weiteren Fortschreiten der Zusetzung kann so eine Veränderung der Makrostruktur der Schleifscheibe entstehen. Insbesondere scharfe Kanten werden dadurch stark beansprucht, z. B. beim Nutenschleifen. In der Folge kann die Scheibe ihr Profil verlieren und so Maß- und Formfehler am Werkstück entstehen. DIE IDEE „Die Qualität der Spindelgewinde, vor allem die Oberflächengüte, hängt entscheidend vom Schleifen ab, dem letzten Schritt des Produktionsprozesses. Deshalb hat Steinmeyer umfangreich investiert, um die Qualität des Schleifprozesses weiter zu verbessern. Eine moderne Kühlschmierstoff-Anlage, die höhere Drücke realisiert, sowie zusätzliche und optimierte KSS­ Düsen sorgen für eine verbesserte Kühlung der Schleifkontaktzone und eine effektive In-Prozess-Reinigung der Schleifscheibe. Das Ergebnis ist eine um 50 Prozent verbesserte Oberflächengüte – und damit optimierte Laufeigenschaften sowie eine höhere Langlebigkeit und Wirtschaftlichkeit der Kugelgewindetriebe.“ Jens-Uwe Gühring, Vertriebsleiter August Steinmeyer, Albstadt www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2022/07 15

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