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ballcenter Der Kugelgewindetrieb – reibungslose Geradlinigkeit

Maschinen zum Laufen zu bringen, ist oftmals eine Aufgabe von Präzisionskugeln. In Kugelgewindetrieben werden sie zur Übersetzung von Dreh- in Schubbewegungen und umgekehrt eingesetzt. Ein Kugelgewindetrieb, auch als Kugelumlaufspindel bekannt, ist ein axiales Schraubgetriebe, in dem die Wälzkörper in einer spiralförmigen Führungsröhre eingesetzt sind.

Diese ergibt sich aus den formschlüssig aufeinanderliegenden Laufrillen von Schraube und Mutter. Da sich Kugelgewindetriebe sowohl durch eine hohe Genauigkeit als auch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnen, sind sie die gängigsten Gewindespindeln in Industrie- und Präzisionsmaschinen.

Allgemeiner Maschinenbau Kugeln für Kugelgewindetriebe – Unsere Empfehlungen

Stahlkugeln – ballcenter

Stahlkugeln für Kugelgewindetriebe

Für den Einsatz im Kugelgewindetrieb empfehlen wir Stahlkugeln. Diese Wälzkörper sind hochpräzise und gewährleisten eine reibungslose Umsetzung der Rotationsbewegung in lineare Bewegungen und umgekehrt. Durch die optimale Abnahme der Präzisionskugeln von der Laufbahn ergeben sich besonders ruhige Bewegungen. Zudem sind sie sehr robust und entsprechend lange haltbar.

Keramikkugeln – ballcenter

Keramikkugeln für Kugelgewindetriebe

Mit Keramikkugeln und Hybridkugellagern können hohe Drehzahlgrenzwerte sowie ein hoher Grad an elektrischer Isolierung im Kugelgewindetrieb erreicht werden. Diese Wälzkörper sind zudem sehr robust und empfehlen sich für viele Anwendungsbereiche wie in der Windenergiegewinnung, elektrischen Antrieben oder industriellen Generatoren.

Kugelgewindetriebe FAQ – Was Sie über Kugelgewindetriebe wissen sollten

Wo Kugelgewindetriebe eingesetzt werden

Das primäre Einsatzgebiet von Kugelgewindetrieben sind Werkzeugmaschinen. Hier stellen sie eine optimale Wahl für dynamische Positionierungen im Dauerbetrieb dar. Ein gutes Beispiel hierfür sind Drehmaschinen, die Werkzeug- oder Werkstückträger positionieren. Aufgrund der herausragenden Eigenschaften des Kugelgewindetriebs haben diese die früher genutzten Trapezgewindespindeln im Maschinenbau fast durchweg ersetzt. Heute finden sich Kugelgewindetriebe in CNC-Maschinen, Fräsmaschinen, Schleifmaschinen, Druckmaschinen, Textilmaschinen oder auch in Roboter-Messeinrichtungen, Flugzeugklappen und Raketenleitwerken.

Die Bestandteile eines Kugelgewindetriebs

Der Kugelgewindetrieb setzt sich zusammen aus der Kugelgewindespindel, einer Kugelgewinde-Mutter sowie der Kugelrückführung, auch Kugelumlenkung genannt. In Mutter und Spindel befinden sich jeweils halbrund eingefräste Laufrillen. Ineinander gesteckt ergeben sie eine formschlüssige Röhre, an deren Durchmesser die Wälzkörper zum reibungslosen Durchlauf angepasst sind. Um das axiale Spiel zwischen den beiden Komponenten zu verringern, eignen sich verschiedene Methoden der Vorspannung. Dazu werden entweder zwei Gewindemuttern mit- und gegeneinander verspannt oder mittig in einer einzelnen Mutter wird ein Steigungsversatz (Pitch-Shift-Mutter) erschaffen. Das bedeutet, dass die Kontaktpunkte der Wälzkörper mit ihrer Führungsröhre ab der Steigungsverschiebung gespiegelt sind. Das axiale Spiel des Kugelgewindetriebs soll durch eine ausbalancierte Kontaktverteilung stabilisiert werden. Die Vorspannung kann ebenfalls über den Einsatz von Wälzkörpern mit zu diesem Zweck definiertem Durchmesser erreicht werden.

Wie ein Kugelgewindetrieb funktioniert

Die Kugelgewindespindel wird über einen Motor angetrieben. Zwischen der Spindel und der Mutter rollen die Präzisionskugeln in den röhrenförmigen Kugellaufbahnen, welche sich bei der Drehung axial verschieben. Über die fahrende Mutter wird entsprechend eine Hub-, Linear- bzw. Vorschubbewegung ausgeführt. Damit die Wälzkörper währenddessen nicht aus dem System fallen, werden sie durch den Kugelrücklauf wieder an den Anfangspunkt umgeleitet. Daraus ergibt sich ein geschlossener Kreislauf, der die Kugeln zirkulieren lässt. Bei dem Kugelrückführungssystem unterscheidet man zwischen einer Kugelgewindemutter mit externer Rückführung, einer Kugelgewindemutter mit interner Rückführung sowie einer Kugelmutter mit Endkappen-Rückführungssystem. Der Unterschied macht sich vor allem dadurch bemerkbar, dass interne Systeme kompakter sind, aber auch schwieriger zu warten sein können.

Das sind die Vorteile des Kugelgewindetriebs

Ein Kugelgewindetrieb besitzt zwar höhere Herstellungskosten als ein konventionelles Schraubgetriebe mit aufeinander gleitenden Teilen, allerdings steht dem auch eine längere Lebensdauer gegenüber. Schließlich erzeugen Präzisionskugeln durch eine geringere Antriebsleistung bei einer größeren Bewegungsgeschwindigkeit weniger Reibung und besitzen aufgrund des Stick-Slip-Verhaltens eine höhere Positioniergenauigkeit. Daraus resultiert auch der geringere Verschleiß.

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