Technologie

Technologie

Kugelgewinde wandeln rotierende in lineare Bewegungen um. Kugeln dienen als Wälzelemente zwischen der Kugelgewindespindel und der Kugelgewindemutter. Dynamik und die Positioniergenauigkeit eines Kugelgewindetriebes hängen in der Hauptsache von der Herstellungsgenauigkeit und der technischen Umsetzung der entsprechend vorgegebenen Toleranzen ab.

Vorteile von Kugelgewindetrieben gegenüber Gleitgewindetrieben:

  • kein Axialspiel
  • hohe Positioniergenauigkeit
  • geringe Wärmeentwicklung
  • hoher Wirkungsgrad
  • sehr hohe Verfahrgeschwindigkeiten
  • hohe Lebensdauer
  • kein Stick-slip-Effekt

Kugelgewindeprofil

Unsere Kugelgewindetriebe sind mit gotischen Laufbahnprofilen versehen, die im optimalen Verhältnis vom Kugeldurchmesser zum Laufbahnradius einen Kontaktwinkel zwischen Spindel und Mutter um die 45° herstellen. Dadurch erzielen wir sehr gute Laufeigenschaften bei größtmöglichen Axialbelastungen. Die Kugellaufbahn wird bei allen Miniatur-Kugelgewindetrieben nach der Wärmebehandlung auf modernsten Maschinen geschliffen.

Muttersysteme

  • spielarme Einfachmutter
  • spielfrei vorgespannte Einfachmutter ( 4-Punkt-Vorspannung )
  • spielfrei vorgespannte Doppelmutter
  • federvorgespannte Doppelmutter

Vorspannung

Die Vorspannung ist die axiale Kraft innerhalb des Muttersystems zur Erhöhung der Positioniergenauigkeit. Durch höchste Präzision und Formgenauigkeit unserer Kugelgewinde können unsere Kugelgewindetriebe standardmäßig über die 4-Punkt-Vorspannung vorgespannt werden. So erzielen wir höchste Tragzahlwerte. Bei Anwendungen mit geringsten Drehmomentschwankungen können auch Miniaturkugelgewindetriebe mit federvorgespannter Doppelmutter geliefert werden.

Da die Vorspannung zu Spielfreiheit und erhöhter Steifigkeit des Kugelgewindetriebs führt, aber gleichzeitig einen erheblich Einfluß auf die Lebensdauer und Laufeingenschaften hat sollte diese "so gering wie möglich und so hoch wie nötig" angesetzt werden. Bitte nehmen Sie bei Rückfragen unsere Beratung in Anspruch.

Qualität

Die Karl Hipp GmbH ist seit 1997 nach DIN ISI 9001 zertifiziert. Alle Kugelgewindetriebe durchlaufen Mess- und Prüfverfahren nach den neuesten Erkenntnissen und werden mit einer entsprechenden Codierung versehen. Auf Wunsch erstellen wir Messprotokolle über:  

  • Steigungsgenauigkeit
  • Drehmoment
  • Maßtoleranzen
  • Form- und Lagetoleranzen
Zertifikat

Toleranzklassen

Toleranzklasse IT 1 IT 3 IT 5 IT 7
Gewindelänge Toleranzen ( µm )
         -   315 6 12 23 52
316   -   400 7 13 25 57
401   -   500 8 15 27 63
501   -   630 9 16 30 70
631   -   800 10 18 35 80
801   -  1000 11 21 40 90
Form- und Lagetoleranzen, Steigungsgenauigkeit, Drehmomente sind in der DIN 69051 festgelegt. Toleranzklassen und Toleranzen für den Nutzweg (lu) entsprechen der ISO/DIS 286/1.

Werkstoffe

Werkstoff - Standard
 
Spindel: Stahl 1.1213  (Cf53) , Kugellaufbahn gehärtet auf 60 +/-2HRC  
Mutter: Stahl 1.3505 (100Cr6), gehärtet 60 +/-2HRC
Kugeln: Stahl 1.3505 (100Cr6), gehärtet 60 +/-2HRC
 
Werkstoff - Rostfrei (VA)
 
Spindel:                                  Stahl 1.4112,  Kugellaufbahn gehärtet auf 56 +/-2HRC             
Mutter: Stahl 1.4034, gehärtet 56 +/-2HRC
Kugeln: Stahl 1.4034, gehärtet 56 +/-2HRC

Die Wahl des Materials für die Kugegewindespindel hängt vom Nenndurchmesser und der Kontur des KGT's ab. In beiden Fällen wird standardmäßig der Bereich des Kugelgewindes induktionsgehärtet. Eine zusätzliche Härtung der Spindelenden ist ebenfalls auf Anfrage möglich.

Weitere Werkstoffe auf Anfrage.</>

Wirkungsgrad

wirkungsgrad

Steifigkeit

Die Steifigkeit eines Kugelgewindetriebes beeinflusst zusammen mit der geometrischen Genauigkeit auch die Positioniergenauigkeit eines Kugelgewindetriebes. Über die sogenannte 4-Punkt-Vorspannung erreichen wir bei unseren Miniaturkugelgewindetrieben sehr gute Steifigkeitswerte.

Die Steifigkeit kann über die Vorspannung, mittels Kugelübermaß, erhöht und angepasst werden. Es gilt aber zu aber beachten, dass eine hohe Vorspannug negative Auswirkungen auf die Lebensdauer hat.

Statische Tragzahl

Die statische Tragzahl ist eine axiale, zentrisch wirkende Belastung, die einer gesamten bleibenden Verformung der Kugel, oder der Kugellaufbahn von 0,0001 x Kugeldurchmesser in dem am höchsten beanspruchten Kontaktbereich von Kugel oder Kugellaufbahn entspricht.

Die statische Tragzahl beschreibt die maximal mögliche statische Belastung des KGT's. Ein erreichen oder überschreiten dieses Wertes führt zu bleibenden Verformungen an Kugeln oder dem Gewindeprofil, welches irreparable Schäden zur Folge hat.

Dynamische Tragzahl

Die dynamische Tragzahl ist die zentrische axiale Belastung, die ein Kugelgewindetrieb für eine nominelle Lebensdauer von 10 Mio. Umdrehungen aufnehmen kann.

Dieser Wert sollte für die Auslegung des Kugegewindetriebs herangezogen werden. Für einen Dauerbetrieb wird von der Karl Hipp GmbH eine maximale Belastung von ca. 30% der dynamischen Tragzahl empfohlen.

Radiale Belastungen

Radiale Belastungen können auf Grund von Einbautoleranzen auftreten, sollten aber möglichst unter 5% der geringsten axialen Belastung gehalten werden.

Drehzahlen

Bei der Auslegung eines Kugelgewindetriebes sollten die biegekritische Drehzahl - hier treten Resonanzen auf der Spindel auf - und die maximale Drehzahl beachtet werden, die insbesondere durch die Bauart der Mutter, sowie vom eingesetzten Kugelrückführsystem bestimmt wird. 

Richtwerte für maximale Drehzahlen

Lebensdauer

Die nominelle Lebensdauer wird durch die Anzahl der Umdrehungen angegeben, die 90% einer entsprechenden Anzahl von Kugelgewindetrieben erreichen oder überschreiten, bevor eine Werkstoffermüdung eintritt. Die Angabe erfolgt in Umdrehungen oder in Stunden.

Für einen Dauerbetrieb wird von der Karl Hipp GmbH eine maximale Belastung von ca. 30% der dynamischen Tragzahl empfohlen.
lebensdauer

Schmierung

Zur Schmierung von Kugelgewindetrieben können grundsätzlich die gleichen Schmierstoffe wie für Wälzlager verwendet werden. Es muß darauf geachtet werden, dass die Schmierstoffe die gleiche Verseifungsbasis besitzen.

Die Erstbefettung erfolgt standardmäßig mit Staburags NBU12/300KP.

Der Kugelgewindetrieb ist in der Regel nicht auf eine Lebensdauerschmierung ausgelegt, da durch die Kugelgewindespindel trotz, entsprechender Abstreifer, ständig Fett ausgetragen werden kann.

Ein entsprechendes Wartungsintervall wird daher von der Karl Hipp GmbH ausdrücklich empfohlen und sollte der Anwendung entsprechend angepasst werden. Bei einer manuellen Nachschmierung muß auf eine sorgfältige Reinigung der Kugelgewindespindel geachte werden. Weitere Informationen können Sie unserer allgemeinen Schmieranweisung entnehmen.

Die Auswahl der Schmierstoffe ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Die wichtigsten sind Spindeldrehzahl, Kugeldrehzahl, Betriebstemperatur und die Belastung des Kugelgewindetriebes. Spezielle Schmierstoffe für Vakuum und Reinraumanwendungen sind ebenfalls Verfügbar, bitte nehmen Sie bei Fragen Kontakt mit uns auf.

Einbauvorschriften

Es empfiehlt sich, dass bei der Montage von Kugelgewindetrieben keine radialen oder exzentrischen Kräfte auf das Muttersystem wirken.

Im montierten Zustand sollte sich die Mutter an jeder Position des Kugelgewindetriebes leichtgänig bewegen lassen. Eventuelle Fluchtungsfehler und die dadurch entstehenden Verspannungen lassen sich am einfachten nahe des Lagers bzw. am äußersten Spindelende feststellen.

Die Montage des Kugelgewindetriebes muß mit hoher Sorgfalt erfolgen, da Verspannungen und Fluchtungsfehler die Lebensdauer verringern und zu einem vorzeitigen Ausfall führen können.

Bitte beachten Sie dazu auch unsere Gebrauchshinweise.

Abstreifer

Um Kugelgewindetriebe vor Schmutz und Verunreinigungen zu schützen, stehen verschiedene Abstreiferausführungen zur Verfügung:

Standardabstreifer:

Im normalen Anwendungsfall kommen Abstreifer aus POM-Kunststoff zum Einsatz. Bei höheren Anforderungen an die Temperaturstabilität kann auch auf Spezialkunststoff aus PTFE zurückgegriffen werden.

Vulkollanabstreifer:

Abstreifer aus Vulkollan weisen sehr gute dynamische Eingenschaften und eine hohe Abriebfestigkeit auf. Die Absteifkanten liegen dicht an der Kugelgewindespindel und reduzieren so den Schmiermittelverlust. Das Reibemoment des Kugelgewindetriebs erhöht sich. Diese Abstreifer sind nicht für alle Abmessungen verfügbar.

Filzabstreifer:

Benötigt der Kugelgewindetieb einen besonderen Schutz vor feinem Staub, wird der Einsatz von Filzabstreifer empfohlen. Es gilt zu Beachten, dass das Reibemoment des Kugelgewindetriebes erhöht wird. Diese Abstreifer sind nicht für alle Abmessungen verfügbar.

Keine Abstreifer:

Bei einem Anwendungsfall ohne Abstreifer sollte ein regelmäßiges Schmierintervall oder eine Ölschmierung nach unserer Schmieranweisung vorgesehen werden.

Um ein Eindringen von Schmutz in das Muttersystem zu vermeiden sind gegebenenfalls zusätzliche Schutzmaßnahmen wie z.B. ein Faltenbalg nötig.