Kugelrollspindel Anlauf, Bild: Dr. Erich Tretter

Die Kugelrollspindeln werden passgenau aus Meterware hergestellt. Bild: Dr. Erich Tretter

| von Pavla Janko, Dr. Erich Tretter

Wichtiges Entscheidungskriterium für eine neue CNC-Maschine ist für viele Anwender die Maschinenausstattung. Ob CNC-Steuerung, zusätzliche Arbeitsachse oder automatisches Teilehandling – jedes Detail wird betrachtet. Über der Maschinenleisung wird dabei oft übersehen, dass mechanische Teile im täglichen Einsatz verschleißen. Das macht sich dann in Maß-, Oberflächen- und Formabweichungen der Werkstücke bemerkbar.

Lebensdauerberechnung und Lieferzeiten

Endkappenumlenksystem, Bild: Dr. Erich Tretter
Im Falle des Endkappenumlenksystems werden die Kugeln beim Austritt aus der tragenden Zone von der Endkappe in die tragende Zone zurückgeleitet. Bild: Dr. Erich Tretter

Bei den in den Werkzeugmaschinen verbauten Kugelrollspindeln kann die Lebensdauer recht gut im Voraus berechnet werden. Diese Daten können die Grundlage für ein vorausschauendes Beschaffungsmanagement bilden. Wären da nicht die teilweise sehr lange Lieferzeiten, die zwischen vier Wochen und zwölf Monaten liegen, was eine rechtzeitige Beschaffung zuweilen zu einem Glücksspiel macht. Es ist daher keine schlechte Idee, zum Kauf einer neuen Maschine auch gleich einen Satz Kugelrollspindeln zu erwerben und auf Lager zu legen, damit diese im Service-Fall sofort zur Verfügung stehen. Dennoch gibt es viele Gründe, die dazu führen können, dass ein Tausch der Kugelrollspindeln nicht zeitnah vorgenommen werden kann, was zu teuren Stillstandzeiten der betroffenen Maschine führt. Dann lohnt es sich, beim Unternehmen Dr. Tretter anzufragen. Dank eines großen Lagers ist dieses meist in der Lage, ohne große Wartezeit die passende Kugelrollspindel zu liefern. Hierfür werden nicht nur ausschließlich fertige Kugelrollspindeln vorgehalten. Gerollte Spindeln werden aus Meterware produziert und mit lagerhaltigen Muttern ergänzt. Gewirbelte Spindeln werden nach Zeichnung individuell gefertigt, während geschliffene Spindeln in vielen Typenausführungen sogar ab Lager zur Verfügung stehen.

Gerollt, gewirbelt oder geschliffen

Gerollte Kugelrollspindeln empfehlen sich immer dann, wenn es nicht um ganz genaues Positionieren geht – zum Beispiel in der Logistik. Die Genauigkeit der gerollten Spindeln von 52 µ auf 300 Millimeter ist dann ausreichend. Das noch vorhandene Spiel verschwindet komplett, wenn Lasten senkrecht bewegt werden. Gerollte Kugelrollspindeln werden kalt verformt, weshalb diese keine unterbrochenen Fasern aufweisen. Sie haben daher eine sehr widerstandsfeste Oberfläche. Gewirbelte Kugelrollspindeln sind eine höherwertigere Variante. Sie werden gezielt dort eingesetzt, wo teure, geschliffene Kugelrollspindeln noch unwirtschaftlich sind. Mit einer Genauigkeit von 23 µ auf 300 Millimeter sind sie präziser als gerollte Kugelrollspindeln. Reicht selbst das nicht mehr aus, sind geschliffene Kugelrollspindeln die richtige Wahl. Diese haben eine Genauigkeit von 12 µ auf 300 Millimeter für hochpräzise Werkzeugmaschinen. Die Laufbahn für die Kugeln ist induktiv auf 60 bis 64 HRC gehärtet, der Kern hingegen weich, sodass die Kugelrollspindel sich elastisch verhält und doch über einen hohen Verschleißwiderstand verfügt. In einer Werkzeugmaschine muss eine Kugelrollspindel absolut spielfrei laufen. Erreicht wird dies durch Vorspannung mit einer Doppelmutter. Steht wenig Bauraum zur Verfügung, kann Spielfreiheit auch durch exakt zueinander passende Kugeln erreicht werden.

Der Trick besteht dann darin, den Durchmesser jeder produzierten Kugel einzeln auf den Tausendstel Millimeter genau zu vermessen und exakt gleiche Kugeln in Sätzen zusammenzustellen. Aus diesen Sätzen werden diejenigen Kugeln zusammengestellt, die ein Spiel von genau null Millimetern oder eine Vorspannung ergeben. Die eingefüllten Kugeln laufen im verbauten Zustand in einem Kreislauf innerhalb der Kugelrollmutter, was für einen leichtgängigen Lauf sorgt und den Verschleiß gleichmäßig verteilt. Beim Umlenkstücksystem verläuft ein Kugelumlauf über einen ganzen Gewindegang. Am Ende angekommen, werden die Kugeln durch ein Umlenkstück zurückbefördert. Beim Umlenkrohrsystem erfolgt diese Zurückbeförderung über ein Umlenkrohr, während beim Endkappenumlenksystem Rückführbohrungen in einer Endkappe dafür verantwortlich sind.

Expertenwissen für individuelle Anforderungen

Abhängig von der zu bewegenden Last, deren Beschleunigung und der gewünschten Lebensdauer ist es den Experten möglich, die notwendige Größe der zu den Anforderungen passenden Kugelrollspindel zu berechnen. Zudem helfen sie bei der Auswahl des stimmigen Kugelgewindetriebs, indem sie die Positioniergenauigkeit, die maximale Verfahrgeschwindigkeit und die gewünschte Lebensdauer erfragen. Die Fachberater helfen außerdem bei der Auswahl der Werkstoffe, aus denen die Kugelrollspindel bestehen muss.

Die Montage einer Kugelrollspindel sollten nur speziell geschulte Fachleute vornehmen, da es Präzisionsteile sind, die eine falsche Handhabung übelnehmen. Keinesfalls sollte zur Montage die Mutter abgenommen werden, da dadurch Kugeln aus ihren Umlaufbahnen herausgeraten können und deshalb die Kugelrollspindel wieder zur Montage ins Werk zurückgebracht werden muss. Konstrukteure von Maschinen müssen darauf achten, dass die Kugelrollspindel nur Axialkräfte aufnimmt. Eine Kugelrollspindel darf nicht als Führung für den Tisch dienen. Zur Drehmomentübertragung ist eine Kupplung vorzusehen, um Biegemomente zu vermeiden. Maschinenbediener müssen darauf achten, dass die Spindel regelmäßig abgeschmiert wird. Unter gewöhnlichen Bedingungen genügt es, das Fett einmal jährlich zu prüfen und nachzufüllen. Sollte es sich um einen wartungsfreien Kugelgewindetrieb handeln, so kann dies selbstverständlich entfallen. ck

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