Kugelgewindetriebe mit gekühlter Mutter, Bild: NSK

Kühlt exakt da, wo Wärmeabfuhr gebraucht wird: Kugelgewindetriebe mit gekühlter Mutter. Bild: NSK

Ein zentraler Trend in der Antriebstechnik lautet: Ausdifferenzierung. Immer mehr Antriebskomponenten sind echte Spezialisten, die mit Blick auf die Anwendungsbedingungen in definierten Branchen, Einsatzfällen und Umgebungsbedingungen entwickelt wurden. Aktuelle Beispiele aus dem NSK-Programm der linearen Antriebstechnik sind DIN-konforme Kugelgewindegetriebe für Werkzeugmaschinen und Schwerlast-Kugelgewindetriebe für Kunststoff-Spritzgießmaschinen.

Zum Kugelgewindetriebe-Programm des Herstellers gehört seit mehr als zehn Jahren die Serie HTF, die vor allem in den Schließ- und Spritzeinheiten von Kunststoff-Spritzgießmaschinen zum Einsatz kommt und den Trend zu vollelektrischen Kunststoffmaschinen vorangetrieben hat. Ein typischer Anwendungsbereich dieser Schwerlast-Kugelgewindetriebe sind Kunststoffmaschinen, mit denen Lichtleitplatten für die Displays von Smartphones und Tablets gefertigt werden. Diese Komponenten aus PMMA (Plexiglas) wurden in den vergangenen Jahren immer größer und zugleich dünner. Zudem werden sie mit extrem kurzen Taktzeiten gefertigt, da nur so die erforderliche Qualität erreicht wird. Die Linearantriebe in den Spritzgießmaschinen müssen daher mit immer größerer Dynamik, also mit höherer Beschleunigung und höherer Vorschubgeschwindigkeit arbeiten. Auf der Basis dieser Anforderungen hat NSK sowohl die Konstruktion der entsprechenden Baureihen als auch die Fertigungstechnologie verbessert.

Kürzere Zykluszeiten, erhöhte Produktivität

Serie HTF-SRE, Bild: NSK
Die hoch dynamischen Schwerlast-Kugelgewindetriebe der Serie HTF-SRE kommen in den Spritzeinheiten von Kunststoff-Spritzgießmaschinen zum Einsatz und sind nun auch mit kleineren Spindeldurchmessern verfügbar. Bild: NSK

Das Programm der Serie HTF-SRD, das in den Schließeinheiten zum Einsatz kommt, steht nun auch mit größerer Steigung zur Verfügung und erreicht maximale Vorschubgeschwindigkeiten von zwei bis drei Meter pro Sekunde. Das ist eine Verdopplung im Vergleich zu konventionellen Kugelgewindetrieben. Der Anwender profitiert davon durch kürzere Zykluszeiten und erhöhte Produktivität der Spritzgießmaschine. Ein weiterer positiver Effekt ist die deutlich verringerte Geräuschentwicklung aufgrund der wesentlich verbesserten Kugelrückführung. Bei der Serie HTF-SRE für die Spritzeinheiten von Kunststoffmaschinen bot der Hersteller bislang nur größere Spindeldurchmesser von 140 bis 200 Millimetern an. Jetzt gehören auch kleine und mittlere Durchmesser ab 50 Millimeter zum Programm, und der Maschinenbauer kann Steigungen auswählen, die am besten zur Spezifikation von Spritzgießmaschinen mit sehr hoher Dynamik passen. Außerdem kommen bei dieser Serie deutlich kompaktere Muttern zum Einsatz.

Im Trend: gekühlte Muttern

Schwerlast-Kugelgewindetriebe, Bild: NSK
Die Schwerlast-Kugelgewindetriebe der Serie HTF-SRD erreichen maximale Vorschubgeschwindigkeiten von zwei bis drei Meter pro Sekunde. Bild: NSK

Mit einem Wirkungsgrad von, je nach Steigung, 85 bis 95 Prozent sind Kugelgewindetriebe sehr effiziente Antriebselemente: Die durch den Motor eingebrachte Energie wird fast vollständig in Bewegung umgesetzt, lediglich 5 bis 15 Prozent verbleiben als Reibungswärme im System. Je dynamischer der Bewegungszyklus ist, desto höher ist die Erwärmung. Daher ist es insbesondere bei hochdynamischen Anwendungen erforderlich, die Wärme abzuführen. In diesem Fall kommen Baureihen zum Einsatz, bei denen Kühlmedium durch die (Hohl-)Welle strömt. Nochmals effektiver ist die Kühlwirkung, wenn der Maschinenbauer Kugelgewindetriebe mit gekühlter Mutter nutzt. Sie gehören zum Programm des Herstellers und ermöglichen besonders hohe Präzision bei hohen Kräften und Geschwindigkeiten, da die Wärme exakt dort abgeführt wird, wo sie entsteht. Im Werkzeugmaschinenbau wünschen die Konstrukteure (und die Anwender) Systeme mit hohen Tragzahlen und kompakten Abmessungen.

Deshalb sind die Kugelgewindetriebe mit größeren Kugeln und besonderen Umlenksystemen ausgestattet. Auch für diese Anforderungen hat NSK eine neue Baureihe entwickelt, die zudem den Abmessungen und Leistungswerten der EN 3408 (DIN 69051) entspricht. Die neue Serie zeichnet sich durch hohe Verfahrgeschwindigkeiten aus, eine geringe Geräuschentwicklung sowie durch eine sehr hohe Steifigkeit und damit eine geringe Einfederung. Mit einem Drehzahlkennwert von 160.000 eignet sie sich ohne Einschränkungen für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen der spanenden Bearbeitung, bei denen auch ein sehr präzises Positionieren erforderlich ist. Zugleich setzt die Laufruhe der neuen Baureihe Maßstäbe. Maßgeblich verantwortlich für diese sehr vorteilhafte Eigenschaftskombination ist das von Grund auf neu entwickelte Umlenksystem der Baureihe. Gleichzeitig wurden die Tragzahlen wesentlich erhöht.

Neuheit für die Lagerung der Hauptspindel

Für High-Speed-Anwendungen, Bild: NSK
Diese neuen Kugelgewindetriebe wurden für High-Speed-Anwendungen in Werkzeugmaschinen nach DIN 69051 entwickelt. Bild: NSK

Speziell für die Hauptspindellagerung von Hochleistungs-Werkzeugmaschinen hat NSK die Schrägkugellager der Robust Sursave-Serie entwickelt. Zu ihren konstruktiven Merkmalen gehört ein neuer Käfig, der sich für sehr hohe Geschwindigkeiten eignet und ein sehr niedriges Reibmoment aufweist. Das bewirkt eine nur geringe Wärmeentwicklung, was zur Laufgenauigkeit der Wälzlager beiträgt. Die neuen Lager erreichen Drehzahlkennwerte von über 3 Millionen n x dm. Spindelantriebe mit dieser Lagerung gewährleisten eine sehr hohe Oberflächenqualität der bearbeiteten Bauteile, und das bei hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit. Je nach Einsatz und Anforderungen schaffen die Lager auch die Voraussetzung dafür, dass auf nachfolgende Bearbeitungsschritte wie zum
Beispiel Schleifen verzichtet werden kann. aru