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antriebstechnik 8/2019

antriebstechnik 8/2019

SPECIAL: ANTRIEBE FÜR

SPECIAL: ANTRIEBE FÜR WERKZEUGMASCHINEN STEHLAGEREINHEITEN FÜR KUGELGEWINDETRIEBE HOCHGENAUE UND FLEXIBLE LÖSUNGEN FÜR CNC-WERKZEUGMASCHINEN Der Einsatz vormontierter Baugruppen beschleunigt die Montage von Maschinen. Präzise, modular aufgebaute Baugruppen als Festlager, Loslager und federvorgespannte Stehlager gleicher Mittenhöhe und Anlagebreite erlauben Entwicklern von CNC-Werkzeugmaschinen hochgenaue, flexible, montagefreundliche Lösungen von Vorschubachsen mit Kugelgewindetrieben. Bei Werkzeugmaschinen erfolgt die Tischverstellung mit dem darauf montierten Werkstück oder die Verstellung der Bearbeitungswerkzeuge in den meisten Fällen über Kugelgewindetriebe. Kurze KGT Spindeln werden meist nur einseitig gelagert. Deren Lagerung gestaltet sich i. d. R. einfach durch abgestimmte, abgedichtete Lagersätze mit Präzisionszubehör oder einbaufertige Präzisions-Flanschlagereinheiten. Alternativ können auch Präzisions-Stehlagereinheiten der Serie BSPB mit Labyrinth­ Dichtungen und integrierter, sicherbarer Präzisions-Spannmutter eingesetzt werden. Für längere Hübe mit Kugelgewindetrieben werden diese an beiden Enden eingespannt und gelagert, um die Anregungsdrehzahl für Schwingungen zu erhöhen, siehe Bild 02 und 03. KRITISCHE DREHZAHL 1. ORDNUNG Die kritische Drehzahl 1. Ordnung n kr , ab der die Kugelrollspindel infolge der Eigenfrequenz ausbeult, ist abhängig von verschiedenen Faktoren, wie freie Länge l f zwischen den Lagerstellen, Spindelquerschnitt und somit dem Kerndurchmesser d kern sowie der Art der Einspannung, also der Lageranordnung. Durch den Sicherheitsfaktor 0,8 wird sichergestellt, dass die zulässige Betriebsdrehzahl n zul unterhalb der kritischen Drehzahl n kr liegt. Die Kennwerte lassen sich leicht durch nachfolgende Formeln berechnen: d kern = d o – d wKGT [mm] n kr = k a × d kern × 10 6 /l f 2 [min -1 ] n zul = 0,8 × n kr [min -1 ] d kern = Kerndurchmesser des Kugelgewindetriebes [mm] d o = Nenndurchmesser des Kugelgewindetriebes [mm] 01 d wKGT = Kugeldurchmesser des Kugelgewindetriebes [mm] l f = nicht gestützte freie Spindellänge [mm] n kr = kritische Drehzahl 1. Ordnung [min -1 ] n zul = zulässige Betriebsdrehzahl [min -1 ] k a = Konstante der Anordnung für richtungsstabile Einspannungen Errechnung der Drehzahl n aus Verfahrgeschwindigkeit v [m/min] und Steigung p [mm]: n = 1 000 × v/p [min -1 ] DREHZAHL, VORSPANNUNG UND STEIFIGKEIT Je nach Einspannsituation der Kugelrollspindel können unterschiedlich hohe Drehzahlen erreicht werden. Wir unterscheiden Dipl.-Ing. Helmut Gorr ist Leiter Technische Anwendungen bei der IBC Wälzlager GmbH in Solms 70 antriebstechnik 2019/08 www.antriebstechnik.de

02 Produktlinie EP(X)-II Doppelrohr-Linearachsen flexibel und hochpräzise 03 ▪ wahlweise mit Trapezgewinde oder Kugelgewindetrieb ▪ Aufnahme hoher Biegemomente ▪ sehr gute Laufeigenschaften ▪ verspannungsfreie Montageflächen (Geradheit 0,2 mm) ▪ hohe Lebensdauer durch geringen Verschleiß 01 Präzisions-Stehlagereinheit mit Präzisions-Spannmuttern, Präzisions-60°-Axial-Schrägkugellagern (BS) und Präzisions-Labyrinth-Dichtung 02 Zulässige Spindeldrehzahl in Abhängigkeit von Spindellänge, dem Nenndurchmesser und der Lagerung A fest-frei; B fest-los; C fest-fest; der Sicherheitsfaktor 0,8 ist im Diagramm enthalten 03 Konstante der Lageranordnung K a für verschiedene Einspannungen: A fest-frei; B fest-los; C fest-fest bei beidseitiger Lagerung neben dem Festlager ein einfaches Loslager, ein federvorgespanntes Loslager oder eine Fest-Fest-Lageranordnung. Die Drehzahl und Steifigkeit der Festlager wird durch die eingeschliffene Vorspannung und die Lageranordnung bestimmt. Es stehen katalogmäßig drei Vorspannungsklassen zur Verfügung. In einer Art Baukastensystem bietet IBC Entwicklern von Werkzeugmaschinen entsprechende Module an, die leicht miteinander kombiniert werden können. Festlager als Stehlagereinheit (Bild 04) können mit den verschiedenen Gegenlagern (Fest- oder Loslager) kombiniert werden, wobei diese eine gleich hohe, sehr eng tolerierte Mittenhöhe und seitliche Anlagefläche aufweisen. Bei gereckten Spindeln nimmt man die erwartete Längendehnung durch Erwärmung der Spindel im Betrieb so weit möglich vorweg. Dies erlaubt eine größere Steifigkeit bei Produktionsmaschinen. Ist das zu produzierende Teilespektrum sehr unterschiedlich und die erwartete Längenänderung so hoch, dass zu große Kräfte im Sinne einer Lebensdauerberechnung entstehen, werden bevorzugt federvorgespannte Lösungen, teils mit schweren Tellerfedern eingesetzt. Sogenannte Preload Sets PLS, bestehend aus Tellerfedern, Distanzringen und sicherbaren Präzisions-Spannmuttern sind hierzu für die entsprechenden Größen erhältlich. LINEAR- PROFIL- VERBINDUNGS- MODUL- TECHNIK www.rk-rose-krieger.com

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