Kugelgewindetriebe, Bild: Thomson

Durch geeignete Schmiermittel wahren Anwender den Vorteil geringer Reibung von Kugelgewindetrieben: Der Rollwiderstand zwischen Kugeln und Laufbahn sowie die Gleitreibung zwischen benachbarten Kugeln werden minimiert. Bild: Thomson

Ein mit Bedacht ausgewähltes Schmiermittel kann die Reibung minimieren, das Drehmoment senken, den Wirkungsgrad der Spindel erhöhen und die Lebensdauer der Einheit verlängern. Durch geeignete Schmiermittel wahren Anwender den Vorteil geringer Reibung von Kugelgewindetrieben, indem der Rollwiderstand zwischen Kugeln und Laufbahn sowie die Gleitreibung zwischen benachbarten Kugeln minimiert werden.

Vor der Schmierung und Nachschmierung muss der Kugelgewindetrieb sorgfältig von allen Verunreinigungen befreit werden. Verunreinigungen sind eine der Hauptursachen für den vorzeitigen Ausfall von Kugelgewindetrieben. Durch eine ordnungsgemäße Schmierung können eine Verunreinigung und die daraus resultierenden Schäden weitgehend vermieden werden. Vor der Betriebsschmierung sollten das für den Versand und die Lagerung verwendete Rostschutzöl von den Bauteilen entfernt werden. Schmiermittel werden oft wenig beachtet, aber die auf den Einsatzzweck abgestimmte Auswahl stellt sicher, dass ein Kugelgewindetrieb über seine berechnete Lebensdauer wie vorgesehen funktioniert.

Die große Frage: Öl oder Fett?

Sowohl Öl als auch Fett bieten Korrosionsschutz. Die Auswahl des geeigneten Schmiermittels sollte jedoch von den jeweiligen Vor- und Nachteilen für die geplante Anwendung geleitet werden. Öl lässt sich in geregelter Menge direkt an der Schmierstelle aufbringen, und es entfernt Feuchtigkeit sowie Verschmutzungen, während es durch die Kugelgewindemutter fließt. Außerdem kann es zur Kühlung genutzt werden. Zu den Nachteilen einer Ölschmierung zählen erstens: Mögliche Verschmutzung des Systems durch überschüssiges Öl, zum Beispiel ein Vermischen mit der Schneidflüssigkeit an Bearbeitungsmaschinen. Und zweitens: Kosten für Pumpe und Messeinrichtung zur korrekten Aufbringung des Öls.

Fett ist kostengünstiger aufzubringen als Öl, erlaubt längere Schmierintervalle und kann die Prozessflüssigkeiten nicht verschmutzen. Andererseits: Fett lässt sich schlecht in der Kugelgewindemutter halten und neigt dazu, sich am Ende des Mutter-Verstellwegs zusammen mit Spänen und abrasiven Partikeln anzusammeln. Und: Die Unverträglichkeit des alten Fetts mit dem nachgeschmierten Fett kann zu Problemen führen. Anwender sollten daher unbedingt darauf achten, dass sich das neue Fett mit dem vorhandenen verträgt.

Additive im Fett

Tabelle Fett pro Umlauf, Quelle: Thomson
Leitfaden zur Fettmenge pro Umlauf: Zur Berechnung der erforderlichen Gesamtmenge müssen Sie die in dieser Abbildung angegebene Menge mit der Anzahl der Umläufe in der Kugelgewindemutter multiplizieren. Quelle: Thomson

Damit Kugelgewindetriebe ordnungsgemäß über die angegebene Lebensdauer funktionieren, müssen sie geschmiert werden. Das Fett kann entweder direkt auf das Spindelgewinde am Laufbahngrund gegeben werden oder in die Kugelmutter gepumpt werden, falls Schmieröffnungen vorhanden sind. Synthetische Fette bieten gegenüber Schmiermitteln auf Mineralölbasis zahlreiche Vorteile. Sie decken größere Temperaturbereiche ab, verfügen über eine höhere Standfestigkeit und behalten die notwendige Viskosität, um über einen festgelegten Temperatur-, Geschwindigkeits- und Lastbereich einen ausreichenden Fettfilm sicherzustellen.

Mithilfe spezieller Additive kann die Eigenschaft des Fettes verbessert werden, Verunreinigungen zu widerstehen, den Verschleiß bei aufgebrachter Last und Vibration zu reduzieren, die Reibung zu minimieren, die Geräuschentwicklung zu senken sowie die Traglast zu erhöhen. Verwenden Sie keine mit Grafit oder Molybdändisulfid versetzten Fette, da diese eine zu geringe Reibung bewirken, was zum Rutschen der Kugeln führt und damit das Abrollen der Kugellager behindert. Darüber hinaus sind Spezialfette erhältlich, beispielsweise in Vakuum-, Lebensmittel- und Reinraumqualität oder für extreme Temperaturen. Richten Sie sich bei der Auswahl des Schmierfetts zunächst nach der Einsatzumgebung und dann nach den Leistungsanforderungen.

NLGI-Klassen, Quelle: Thomson
Die Tabelle zeigt die NLGI-Klassen mit den zugehörigen Walkpenetrationsbereichen. Quelle: Thomson

Für präzisionsgeschliffene Kugelgewindetriebe, die hochpräzise Verstellbewegungen und einen leichtgängigen, geräuscharmen Betrieb gewährleisten, ist möglicherweise eine Filtriervorrichtung angebracht. Eine zusätzliche Filtrierung sorgt für reinere Schmiermittel, eine verbesserte Homogenität des Verdickungsmittels und die Entfernung praktisch aller Partikel. Bei Fett gibt es jedoch ein Problem: Es neigt dazu, aus der Mutter auf die Gewindespindel auszutreten und sich zusammen mit Fremdkörpern sowie Schmutz an den Enden des Verstellwegs anzusammeln. Es muss daher regelmäßig nachgefüllt werden, wobei alles überschüssige Fett entfernt wird, sodass auf der Gewindespindel immer nur ein dünner Schmierfilm zurückbleibt.

Schmierfette bestehen aus Mineral- oder Synthetiköl, Additiven sowie einem Verdickungsmittel wie Lithium-, Bentonit-, Aluminium- oder Barium-Komplexen. Weitverbreitet ist die Einteilung der Schmierfette in NLGI-Klassen (National Lubricating Grease Institute). Hierbei werden die Fette nach ihrer Konsistenz in neun Klassen unterteilt. Wenngleich die NLGI-Klasse für sich genommen nicht ausreicht, um das am besten geeignete Fett für einen Einsatzzweck zu spezifizieren, stellt sie einen nützlichen Qualitätsmaßstab dar. Die NLGI-Klassen 000 bis 1 kommen in Anwendungen zum Einsatz, bei denen es auf eine möglichst geringe Flüssigkeitsreibung ankommt. Klasse 0, 1 und 2 werden in hochbelasteten Getrieben verwendet. Die Klassen 1 bis 4 werden häufig in Wälzlagern genutzt, wobei Klasse 2 am üblichsten ist. Die niedrigeren Nummern sind weicher und fließen besser, während die höheren Nummern fester sind, eher an der Schmierstelle bleiben und daher bei möglichen Undichtigkeitsproblemen die bessere Wahl sind.

Nachschmierung je nach Bedarf

Als Faustregel sollte mindestens alle 600 bis 800 Stunden nachgeschmiert werden. Da die Betriebsbedingungen jedoch stark variieren können, sollten Sie dieses Intervall durch Inspektionen überprüfen und nötigenfalls anpassen. Wenden Sie sich bei extremen Bedingungen an einen Experten für Schmierstoffe oder den Hersteller des Kugelgewindetriebs. Alle Kugelgewindetrieb-Baugruppen müssen sich über den gesamten Verstellweg stoßfrei bewegen. Bei Schwankungen im Drehmoment:

  • Prüfen Sie, ob sich auf der Gewindespindel Schmutz oder Fremdkörper angesammelt haben.
  • Säubern Sie die Kugelbahnen mittels Reinigungs- oder Lösungsmittel. Spülen Sie den Kugelgewindetrieb anschließend gut ab.
  • Bewegen Sie die Kugelmutter mehrmals über die Spindel. Wischen Sie die Spindel mit einem trockenen, fusselfreien Tuch ab und schmieren Sie die Einheit sofort neu.

Doch das allerwichtigste ist: Kugelgewindetriebe sollten niemals ohne Schmierung verwendet werden. aru