antriebstechnik 9/2023

LINEARTECHNIK

LINEARTECHNIK KUGELGEWINDETRIEBE ZIEL: PRÄZISES UND PRODUKTIVES ZERSPANEN Immer schneller, präziser, robuster, langlebiger: Das sind prägende Trends in der Antriebstechnik von Werkzeugmaschinen. Die EMO 2023 wird in diesem Bereich den Stand der Technik zeigen. NSK wird auf der Messe in Hannover Innovationen bei Kugelgewindetrieben, die auch sehr anspruchsvolle Anforderungen erfüllen, vorstellen. Andreas Kropp, Application Engineering Manager Precision, NSK Deutschland GmbH, Ratingen Der Werkzeugmaschinenbau ist eine zentrale Anwenderbranche für Kugelgewindetriebe und auch eine sehr anspruchsvolle. Zu den typischen Einsatzbereichen gehört das Verfahren des Werkzeugs bzw. der Spindel auf drei Achsen. Die Leistungsmerkmale der Hauptachsen und damit der ganzen Maschine werden somit von den Kugelgewindetrieben beeinflusst. HOHE ANFORDERUNGEN AN LINEARANTRIEBE Neue Generationen z. B. von CNC-Bearbeitungszentren zeichnen sich durch immer kürzere Bearbeitungszeiten aus. Sie können auch herausfordernde Werkstoffe wie Titan oder Faserverbundmaterialien (CFK, GFK) zerspanen und die Anwender wünschen eine hohe Oberflächengüte ohne die Notwendigkeit der Nachbearbeitung. Je nach Anwendung spielen auch die Geräuschentwicklung und das Temperaturniveau (bzw., damit zusammenhängend, die Reibung) eine Rolle. In jedem Fall ist die Lebensdauer des Linearantriebs ein Parameter, der für Anwender zählt. 22 antriebstechnik 2023/09 www.antriebstechnik.de

LINEARTECHNIK 01 Die neue High Durability-Baureihe weist eine besondere Oberflächenbehandlung der Laufbahn auf und erreicht damit eine längere Lebensdauer 02 Eine neue Baureihe von Kugelgewindetrieben gleicht „Quadrant glitch“-Fehler bei der Umkehr der Bewegungs - richtung selbsttätig aus OPTIMIERUNG UND WEITERENTWICKLUNG Welche „Hebel“ gibt es bei den Kugelgewindetrieben, um diese Faktoren zu beeinflussen? Die innere Konstruktion, zum Beispiel die Umlenkung der Kugeln, bietet Möglichkeiten der Optimierung. Die Werkstoffe – vor allem die Verwendung von Spezialstählen – haben großen Einfluss u.a. auf die Lebensdauer von Kugelgewindetrieben, ebenso die Oberflächenstruktur bzw. -behandlung der Laufbahnen. Und da es sich beim Schmierstoff um einen Konstruktionswerkstoff handelt, der großen Einfluss auf Lebensdauer, Reibung und Schutz vor ungeplantem Ausfall nimmt, ist die Schmierung ebenfalls ein entscheidender Faktor. Auf der EMO 2023 wird NSK mehrere Baureihen von Kugelgewindetrieben vorstellen, die mit Blick auf die hohen Ansprüche des Werkzeugmaschinenbaus entwickelt wurden – darunter auch Neuheiten, die genau die hier beschriebenen Trends adressieren. Wenn die Temperatursteigerung und damit (über die Längenausdehnung bei Erwärmung) die wiederholgenaue Positionierung die „pain points“ des Anwenders sind, bietet sich der Einsatz einer Messeneuheit an, die sich im Vergleich zu herkömmlichen Systemen durch eine um 45 % geringere Reibung unterscheidet – bei gleicher Steifigkeit. Entsprechend geringer ist auch die Temperaturerhöhung während des Betriebs. Das heißt: Die wärmebedingte Ausdehnung der Linearachse wird verringert. Das schafft die Voraussetzung für hohe Wiederholgenauigkeit beim Positionieren, ohne dass externe Kühlung erforderlich ist. Zugleich steigert die verringerte Reibung von „Low temperature“- Kugelgewindetrieben die Energieeffizienz, und das dynamische Vorspannmoment ist um rund 65 % geringer als das von herkömmlichen Produkten mit gleicher Steifigkeit. REIBUNGSSCHWANKUNGEN VERSTEHEN Zu den Voraussetzungen der hochpräzisen Bearbeitung mit hoher Oberflächengüte gehört es, dass die Kugelgewindetriebe entsprechend präzise Bewegungsabläufe vollziehen können. Dabei müssen die Entwickler insbesondere eine Herausforderung meistern. Wenn ein Kugelgewindetrieb die Bewegungsrichtung wechselt, verursachen plötzliche Reibungsschwankungen Bewegungsfehler mit zwei Spitzen („Second quadrant glitches“), die Hochleistungs Elektrozylinder Intelligente Antriebstechnik mit RACOmatic ® Ermöglicht Bewegungsprofile weg- und kraftgesteuert im Maschinen- und Anlagenbau SPANNVORRICHTUNGEN STELLEINRICHTUNGEN HUBEINRICHTUNGEN SCHWENKEINRICHTUNGEN RACO-ELEKTRO-MASCHINEN GmbH raco.de