In einer Ära, die durch Fortschritte in der industriellen Automatisierung gekennzeichnet ist, entwickelt sich die Hochleistungs-Kugelumlaufspindel zu einer zentralen Präzisionsübertragungskomponente in Werkzeugmaschinen und spielt in verschiedenen Übertragungssystemen eine unverzichtbare Rolle.
Bei Kugelumlaufspindeln ist die Anwendung einer Vorspannkraft auf die Mutter eine entscheidende Strategie zur Leistungssteigerung. Dadurch kann die axiale Steifigkeit der Kugelumlaufspindel deutlich erhöht und die Positioniergenauigkeit deutlich verbessert werden. Theoretisch scheint eine Erhöhung der Vorspannkraft zu immer günstigeren Ergebnissen zu führen, wenn man sich nur auf die Optimierung der Steifigkeit und Positioniergenauigkeit der Kugelumlaufspindeln konzentriert; tatsächlich verringert eine höhere Vorspannung das durch elastische Verformung verursachte Axialspiel effektiv. Die Praxis sieht jedoch anders aus. Selbst wenn eine geringe Vorspannkraft das Axialspiel vorübergehend beseitigen kann, ist es schwierig, die Gesamtsteifigkeit der Kugelumlaufspindeln wirklich zu verbessern.
Diese Komplexität ergibt sich aus der Notwendigkeit, dass die Vorspannkraft einen bestimmten Schwellenwert erreichen muss, um den „Bereich geringer Steifigkeit“ der vorgespannten Mutter wirksam zu eliminieren. Bei Konfigurationen mit Doppelmutter-Vorspannstrukturen sind Parameter wie Steigungsfehler sowohl in den Kugelumlaufspindeln als auch in den Mutterkomponenten unvermeidlich. Diese Abweichung führt dazu, dass beim Kontakt von Spindelwelle und Mutter einige Bereiche nach der Kraftverformung enger aneinanderpassen, was zu einer höheren Kontaktsteifigkeit führt; während andere Bereiche nach der Verformung relativ locker werden und einen „Bereich geringer Steifigkeit“ mit geringerer Kontaktsteifigkeit bilden. Nur wenn eine ausreichend große Vorspannkraft angewendet wird, um diese „Bereiche geringer Steifigkeit“ zu eliminieren, kann die axiale Kontaktsteifigkeit wirksam erhöht und so die Leistung optimiert werden.
Es ist jedoch unbedingt zu beachten, dass eine höhere Vorspannung nicht immer zu besseren Ergebnissen führt. Eine zu hohe Vorspannung hat eine Reihe negativer Auswirkungen:
Das zum Fahren erforderliche Drehmoment wird deutlich erhöht, was zu einer deutlichen Verschlechterung des Getriebewirkungsgrads führt.
Verschärfen Sie die Kontaktermüdung und den Verschleiß zwischen den Kugeln und Laufbahnen, was die Betriebslebensdauer sowohl der Kugelumlaufspindeln als auch der Kugelmuttern direkt verkürzt.
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Veröffentlichungszeit: 18. Juni 2025
