Präzisions-Kugelgewindetriebe

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1 Präzisions-Kugelgewindetriebe

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3 Präzisions-Kugelgewindetriebe Möglichkeiten Der Kugelgewindetrieb Vorspannarten Toleranzklassen Fertigungsprogramm Tragzahlen und Steifigkeit Mutternabmessungen mit DIN Flansch Schwerlastreihe Technische Berechnung Abnahmebedingungen Werkstoffe Lagerbeispiele Schmierung Anwendungen Fragebogen

4 Welche Anforderungen stellen Sie heute an einen Gewindetrieb? Das Prinzip des Gewindetriebs ist denkbar einfach. Und doch sind die Anforderungen und Ausführungen in der Praxis so vielfältig. Neben den technischen Anforderungen gewinnen wirtschaftliche Aspekte immer mehr an Bedeutung. Dies stellt den Anwender vor folgende Herausforderungen: Wie wird der Aufwand in der Beschaffung, Fertigung und Montage reduziert? Wachsender Kostendruck und hohe Flexibilität fordern kurze Lieferzeiten und attraktive Preise bei der Beschaffung der eingesetzten Komponenten. Dabei sollten individuelle Kundenanforderungen bereits berücksichtig sein. Wie kann die Zuverlässigkeit meiner Anlage gesteigert werden? Von den Komponenten werden hohe Präzision und Qualität sowie niedrige Wartungskosten erwartet. Wie erreiche ich eine höhere Wirtschaftlichkeit meiner Anlage? Hohe Geschwindigkeiten und mehr Leistung mit dem passenden Gewindetrieb ermöglichen einen wirtschaftlicheren Einsatz der Anlage. 4

5 Präzisions-Kugelgewindetriebe Thomson Gewindetriebe: Wir bieten Ihnen die Lösung für Ihre Antriebsaufgabe Thomson ist der weltweit führende Hersteller von Gewindetrieben. Unsere Produkte werden in Anwendungen mit höchsten Anforderungen für Industriebereiche wie Werkzeugmaschinen, Handlingmaschinen, medizintechnische Geräte und Luftfahrttechnik eingesetzt. Unser vielseitiges Produktprogramm bietet für praktisch jede Bewegungsaufgabe den passenden Antrieb: Von den kleinsten kundenspezifischen Gewindetrieben für hochempfindliche medizintechnische Geräte bis zu Kugelgewindetrieben für Hochleistungs- Werkzeugmaschinen mit höchsten Anforderungen an Geschwindigkeit und Steifigkeit. Wir haben uns darauf spezialisiert, unsere Kunden mit genau der für ihre Anwendungen passenden Lösung zu versorgen, egal welche Anforderungen an Last, Geschwindigkeit, Steifigkeit, Präzision, Lebensdauer und Zuverlässigkeit gestellt werden. Unsere 30-jährige Erfahrung und ein lückenloses Qualitätsmanagement garantieren Ihnen ein Höchstmaß an Leistung, Qualität und Zuverlässigkeit. 5

6 Unsere Kugelgewindetriebe werden in allen Bereichen der Technik und des Maschinenbaus erfolgreich eingesetzt; hier die wichtigsten: Werkzeugmaschinen Flugzeugbau Holzbearbeitung Handhabungsgeräte, Industrieroboter Druckerei- und Papiermaschinen Verkehrstechnik medizinische Geräte Meßtechnik Unter dem Kugelgewindetrieb versteht man ein Antriebselement zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine Längsbewegung und umgekehrt. Der Kugelgewindetrieb besteht aus einer Spindelwelle, einem Mutternsystem mit Kugelrückführung und Kugeln. Durch die Kugeln, die zwischen Spindelwelle und Mutter abwälzen, ergibt sich ein optimaler Wirkungsgrad (bis 98 %). Deshalb sind Kugelgewindetriebe im Gegensatz zu Trapezgewindetrieben nicht selbsthemmend. Wirkungsgrad [%] Mutter Kugeln Spindelwelle Steigungswinkel [ ] Abb. 1 F a Me A Wirkungsgrad für Kugelgewindetriebe nach Abb. 1 B Wirkungsgrad für Kugelgewindetriebe nach Abb. 2 C Wirkungsgrad für Trapezgewindetrieb Aktion: Drehmoment M e Reaktion: Kraft F a Spindelwelle Abb. 2 Mutter F e Kugeln Ma Vorteile des Kugelgewindetriebes gegenüber Trapezgewindetrieben: höhere Positionsgenauigkeit über die gesamte Lebensdauer geringerer Verschleiß, höhere Lebensdauer geringere Antriebsleistung geringere Erwärmung größere Verfahrensgeschwindigkeiten kein Stick-Slip-Effekt Aktion: Kraft F e Reaktion: Drehmoment M a 6

7 M*01 Präzisions-Kugelgewindetriebe Vorspannarten Wird die Kugelgewindemuttern-Einheit auf der Kugelgewindespindel vorgespannt, erzielt man folgende Effekte: Erhöhung der Positioniergenauigkeit Erhöhung der Steifigkeit im Mutternbereich Reduzierung der Umkehrspanne Vorspannung durch 2-Punkt-Kugelkontakt: Standard-Vorspannkraft: 10% der dynamischen Tragzahl Ausführungen: Vorgespannte Doppelmutter FZ Vorgespannte Einzelmutter mit internem Gewinde- Schleifversatz (Shift) FL Vorgespannte Einzelmutter mit internem Gewinde- Schleifversatz von Gang zu Gang (nur bei mehrgängig) Vorspannung durch 4-Punkt-Kugelkontakt: Standard-Vorspannkraft: 4% der dynamischen Tragzahl Ausführung: Vorgespannte Einzelmutter mit Übermaß-Kugeln FK Bemerkung: Ermöglicht kurze Mutternbaulängen Wegen erhöhter Gleitreibung nicht für jeden Einsatz geeignet, jedoch für bestimmte Anwendungen eine wirtschaftliche Lösung 7

8 Toleranzklassen P Positionier-Kugelgewindetriebe T Transport-Kugelgewindetriebe Indirektes Meßsystem Direktes Meßsystem Drehgeber Lineares Meßsystem Schrittmotor Endschalter Art und Toleranzklasse Zulässige Wegabweichung über 300 mm Weg in µm Art und Toleranzklasse P1 6 µm T1 P3 12 µm T3 P5 23 µm T5 52 µm T7 Ab Lager Auf Bestellung 8

9 Präzisions-Kugelgewindetriebe Fertigungsprogramm Ausgeführte Größen Nenndurchmesser d 0 [mm] Nennsteigung P h0 [mm] s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s Spindellängen teilweise bis 16 m Normaler Entwurf Standard Lagerware s Schwerlastreihe 9

10 Gängige Größen der Toleranzklassen 1, 3, 5 nach DIN 69051/5 Eingängige Kugelgewindetriebe Nenn.-Ø Steigung Kugel-Ø Modifizierte dynamische Tragzahlen C am [kn] Modifizierte statische Tragzahlen C 0am [kn] Anzahl tragender Umläufe Anzahl tragender Umläufe d 0 P h0 D w D , ,7 9,4 12 7, , ,1 12, , , , ,3 13, , ,4 15, , ,6 15, , ,6 26, , ,6 25, , , , , , , , , , ,0 40, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Ab Lager DIN-Schwere Reihe 10

11 Präzisions-Kugelgewindetriebe Steifigkeit der Mutterneinheit bei einer Vorspannung F pr = 0,1 x C am Min. Steifigkeit R nu, ar [kn/µm] Mutterlängen L [mm] Anzahl tragender Umläufe Anzahl tragender Umläufe ,16 0,23 0, ,20 0,30 0,40 0,49 0, , , ,23 0,38 0,49 0,61 0, , ,25 0, ,31 0,45 0,60 0,75 0,90 1, , ,33 0,49 0,65 0,81 0,98 85,5 105, ,31 0,47 137,5 172, ,53 0,72 0,89 1,21 1,23 1, ,70 0,93 1,16 1,40 1,61 1,82 110, ,70 0,94 1,27 1,38 1,61 1,82 110, ,72 0,94 172,5 204,5 0,45 0,68 0,89 135, ,61 0,80 1,00 1,21 1,40 1, ,89 1,18 1,45 1,73 2,04 2,33 112, ,92 1,22 1,51 1,83 161,5 186,5 245,5 276,5 0,89 1,12 1,44 186,5 261,5 303, ,68 0,91 1,13 1,35 1,58 2,26 79, ,05 1,38 1,74 2,07 2,40 2,88 122, ,13 1,52 1,88 2,23 2,58 2,94 167,5 202,5 257,5 288,5 323,5 358,5 1,18 1,55 1,92 2,28 209,5 279,5 321,5 362,5 11

12 Gängige Größen der Toleranzklassen 1, 3, 5 nach DIN 69051/5 Eingängige Kugelgewindetriebe Nenn.-Ø Steigung Kugel-Ø Modifizierte dynamische Tragzahlen C am [kn] Modifizierte statische Tragzahlen C 0am [kn] Anzahl tragender Umläufe Anzahl tragender Umläufe d 0 P h0 D w D , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Ab Lager DIN-Schwere Reihe 12

13 Präzisions-Kugelgewindetriebe Steifigkeit der Mutterneinheit bei einer Vorspannung F pr = 0,1 x C am Min. Steifigkeit R nu, ar [kn/µm] Mutterlängen L [mm] Anzahl tragender Umläufe Anzahl tragender Umläufe ,24 1,66 2,06 2,45 2,84 3,23 128, , ,36 1,80 2,23 2,70 3,12 3, ,5 370,5 1,43 1,92 2,38 2, , ,5 422,5 469,5 1,45 1,94 2,41 2,86 284,5 338,5 391,5 442,5 1,46 1,96 2,42 2,88 318,5 383,5 446,5 508, ,86 2,31 2,75 3,24 3, , ,38 2,95 3,52 4,07 4,63 308,5 350,5 391,5 438,5 485, ,29 3,46 4,12 4,70 354,5 407,5 458,5 517,5 2,29 2,83 3,37 395,5 458,5 520,5 2,34 2,95 3,60 494,5 578,5 661, ,03 2,55 3,05 3,53 4, ,72 3,36 4,00 4,64 5,27 308,5 350,5 391,5 438,5 485, ,86 3,54 4,22 4,88 5,55 368,5 420,5 472,5 530,5 588,5 2,91 3,50 4,28 415,5 478,5 540,5 2,96 3,65 4,35 506,5 590,5 673, ,29 4,08 4,86 5,63 6,40 318,5 360,5 401,5 448,5 495, ,52 4,36 5,19 6,01 378,5 430,5 482,5 540,5 3,62 4,48 5,33 444,5 511,5 577,5 3,56 4,41 5,25 516,5 600,5 683, ,00 4,60 5,48 6,35 7,22 323,5 365,5 406,5 453,5 500,5 4,47 5,54 6,59 469,5 536,5 602,5 13

14 Gängige Größen der Toleranzklassen 1, 3, 5 nach DIN 69051/5 Zweigängige Kugelgewindetriebe Stei Nenn.-Ø Steigung Kugel-Ø Modifizierte dynamische Tragzahlen C am [kn] Modifizierte statische Tragzahlen C 0am [kn] Anzahl tragender Umläufe Anzahl tragender Umläufe d 0 P h0 D w 1,8 2,8 3,6 5,6 1,8 2,8 3,6 5,6 1, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,10 Ab Lager DIN-Schwere Reihe * größer als DIN 14

15 Präzisions-Kugelgewindetriebe figkeit der Mutterneinheit bei einer Vorspannung F pr = 0,1 x C am Min. Steifigkeit R nu, ar [kn/µm] Durchmesser D1 [mm] Mutterlängen L [mm] Anzahl tragender Umläufe Anzahl tragender Umläufe Anzahl tragender Umläufe 2,8 3,6 5,6 1,8 2,8 3,6 5,6 1,8 2,8 3,6 5,6 0, * , ,43 0,47 0, * 43* , * ,58 0,64 1, , , , ,69 0,76 1, ,84 0,92 1, ,82 0,90 1, ,86 0,95 1, ,68 0,74 1, ,70 0,79 1, , , , ,00 1,11 1, , ,02 1,12 1, , ,01 1,12 1, ,97 1,09 1, ,05 1,17 1, , , , ,23 1,36 2, ,28 1,42 2, , ,34 1,49 2, , ,57 1,73 2, ,60 1,77 2, ,66 1,90 2,

16 Mutternabmessungen mit DIN Flansch Gewinde für Schmier- Maximale Anzugsdreh- Nenngrößen Bohrbild Befestigungs- anschluss Betriebskraft moment der schrauben der Schrauben Schrauben d 0 x P h0 D 1 D 4 D 5 D 6 L 1 L 3 L 7 L 8 L 10 D 7 F b max. T a kn Nm g6 h13 Min. Min. Max. h13 h13 Dyn. Stat. ø 16 x 5 ø 28 ø 38 1 ø 5,5 M5 ø , M ø 16 x > 5 ø 32 ø 42 1 ø 5,5 M5 ø , M ø 20 x 1 ø 36 ø 47 1 ø 6,6 M6 ø , M ø 25 x 5 ø 40 ø 51 1 ø 6,6 M6 ø , M ø 32 x 10 ø 50 ø 65 1 ø 9,0 M8 ø , M ø 32 x > 10 ø 56 ø 71 1 ø 9,0 M8 ø , M ø 40 x < 10 ø 63 ø 78 2 ø 9,0 M8 ø , M8 x ø 40 x 10 ø 63 ø 78 2 ø 9,0 M8 ø , M8 x ø 40 x 10 ø 70 ø 85 2 ø 9,0 M8 ø , M8 x ø 50 x 10 ø 75 ø 93 2 ø11,0 M10 ø , M8 x ø 50 x > 10 ø 75 ø 93 2 ø11,0 M10 ø , M8 x ø 50 x > 10 ø 82 ø100 2 ø11,0 M10 ø , M8 x ø 63 x 10 ø 90 ø108 2 ø11,0 M10 ø , M8 x ø 63 x > 10 ø 95 ø115 2 ø13,5 M12 ø , M8 x ø 63 x > 10 ø105 ø125 2 ø13,5 M12 ø , M8 x ø 80 x 10 ø105 ø125 2 ø13,5 M12 ø , M8 x ø 80 x > 10 ø125 ø145 2 ø13,5 M12 ø , M8 x ø 80 x > 10 ø135 ø155 2 ø13,5 M12 ø , M8 x ø100 x 10 ø125 ø145 2 ø13,5 M12 ø , M8 x ø100 x > 10 ø150 ø176 2 ø17,5 M16 ø , M8 x ø100 x > 10 ø160 ø186 2 ø17,5 M16 ø , M8 x ø125 x 10 ø150 ø176 2 ø17,5 M16 ø , M8 x ø125 x > 10 ø170 ø196 2 ø17,5 M16 ø , M8 x ø125 x > 10 ø200 ø233 2 ø22,0 M20 ø , M8 x ø160 x > 10 ø210 ø243 2 ø22,0 M20 ø , M8 x ø160 x > 10 ø260 ø300 2 ø22,0 M20 ø , M8 x ø200 x 20 ø250 ø290 2 ø26,0 M24 ø , M8 x ø200 x > 20 ø300 ø340 2 ø26,0 M24 ø , M8 x DIN-Schwere Reihe 16

17 Präzisions-Kugelgewindetriebe Abstreifer Bohrbild 1 Bohrbild 2 L: Abhängig von der Anzahl der Kugelumläufe auf Seite d 3 d 0 D w D w = Kugel-ø 17

18 Schwerlastreihe Durchmesser Dynamishche Statische x Blei Last Last D 1 (mm) D 4 (mm) D 5 (mm) D 6 (mm) D 7 (mm) L (mm) L 1 (mm) L 3 (mm) L 7 (mm) L 8 (mm) L 10 (mm) d 0 x P h0 (mm) C am (kn) C 0am (kn) g6 h13 h13 h13 40 x ,8 322,9 75* 93 11,0 110 M8x x ,4 499,4 90* ,0 125 M8x x , , ,5 145 M8x x ,4 691, ,5 145 M8x x , , ,5 175 M8x x , , M8x x , , ,5 212 M8x x , , ,5 212 M8x x , , ,0 265 M8x x , , ,0 265 M8x x , , ,0 340 M8x Bohrbild 2 Abstreifer 18

19 Präzisions-Kugelgewindetriebe Berechnung Drehzahlen Grenzdrehzahl n l [min -1 ] Toleranzklasse TK 5 > 5 n l [min -1 ] d 0 [mm] d 0 [mm] Kritische Drehzahl n cr [min -1 ] 1A n crp = 0,8. n. cr f cr > nmax [min -1 ] n cr = 1, d [min -1 ] 2 / cr d d 0 + d 3 [mm] 2 d 3 d 0 D w [mm] D w = Kugel-ø index p zulässig 2 1B 3 4 Beispiel : d 0 = 63 mm; l cr = 2700 mm Lagerung 3 n cr = 970 min -1 f cr = 1,56 n crp = 0, ,56 n crp = 1210 min

20 Berechnung Knicklast Knicklast F c [N] 1A 2 1B 3 4 F cp = 0,8. F. c f c F max. [N] F c = 1, d 4 [N] D w = Ball-ø l c 2 Index p zulässig d d 0 + d 3 [mm] d 3 d 0 D w 2 l c [mm] Size Beispiel d 0 = 63 mm l c = 5200 mm Lagerung 3 F c = 45 kn f c = 2 F cp = 0, F cp = 72 kn 20

21 Präzisions-Kugelgewindetriebe Berechnung Lebensdauer Einbau Lebensdauer n m = n S i = 1 n i ( n q i 100 [min-1 ] F m S n i q 1/3 i = F 3 F m = i = 1 i [N] 100 n m ) S n i = 1 F 3 mi n q i ( i n m 100) 1/3 [N] [ ] Modifizierte Lebensdauer n m = Äquivalente Drehzahl in Umdrehungen C am L 10 = F m F m = Äquivalente Belastung L h10 = L 10 Modifizierte Lebensdauer in Stunden C am = Modifizierte dyn. Tragzahl [N] n m. 60 Tragzahl / Lebensdauerberechnung in Anlehnung an DIN /4 Krafteinleitung Optimum Bei Radialkräften bitte Rücksprache Einbautoleranzen 21

22 Berechnung - Wirkungsgrad, Drehmomente Wirkungsgrad h Der Wirkungsgrad ist neben den geometrischen Daten von vielen Betriebseinflüssen abhängig. Die praktischen Werte können daher um ± 5% von den errechneten abweichen. Der theoretische Wirkungsgrad (h) beim Umsetzen eines Drehmomentes in eine Längskraft errechnet sich wie folgt: Der theoretische Wirkungsgrad (h ) beim Umsetzen einer Längskraft in ein Drehmoment errechnet sich wie folgt: tan j h = tan(j + r ) P h0 mit tan j = d 0. p tan (j - r ) h = tanj mit tan j = P h0 d 0. p Für die betriebsbezogenen Einflüsse wie Geschwindigkeit, Temperatur, Schmiermittel usw. werden noch ca. 5% des theoretischen Wirkungsgrades abgezogen. Ist das Verhältnis der Belastung F zur dynamischen Tragzahl C am kleiner als 0,5, dann erfolgt eine weitere Reduzierung entsprechend dem Lastfaktor f l (siehe Tabelle unten). Der so errechnete Wirkungsgrad gilt nur für den Kugelgewindetrieb, und zwar mit Schmierung, aber ohne Abstreifer und Spindellagerung. Falls Sie besondere Maßnahmen zur Verbesserung des Wirkungsgrades wünschen, bitten wir um Rücksprache. Reibungswinkel r (rhò) r = 0,23 bei Tol.-Klasse P und T1 T3 r = 0,34 bei Tol.-Klasse T5 P h0 + siehe Maßtabellen d 0 F C am f l 0,4 0,99 0,3 0,98 0,2 0,97 0,1 0,96 Beispiel F = C am = 0,19 f l 0,97 tan j = 10 = 0,08 40 p j = 4,55 Praktischer Wirkungsgrad nach dem Einlaufen F = N C am = N h = 0,08 tan(4,55 + 0,23 ) h = 0,957 h p = h 0,95 f I h p = 0,957 0,95 0,97 h p = 0,88 ± 5% F = Axiale Belastung C am = Dyn. Tragzahl f l = Lastfaktor j = Steigungswinkel (phi) Drehmomente T a ; T e Beim Umsetzen eines Drehmomentes in eine Längskraft ergibt sich ein Antriebsmoment von: Beim Umsetzen einer Längskraft in ein Drehmoment ergibt sich ein Abtriebsmoment von: h (êta) h p h p = Theor. Wirkungsgrad = Prakt. Wirkungsgrade T a = Antriebsmoment [Nm] F. P h0 T a = p. h p [Nm] T e = F P h0 h p p [Nm] T e = Abtriebsmoment [Nm] 22

23 Präzisions-Kugelgewindetriebe Steifigkeit - Verschiedenes Steifigkeit R Die Gesamtsteifigkeit R tot eines Kugelgewindetriebes setzt sich zusammen aus den Steifigkeiten der Spindel R s und der Mutterneinheit R nu, ar. Die Steifigkeitsangaben für R nu, ar auf Seite 11ff. sind Mindestangaben und beziehen sich auf den verspannten Mutter-/Spindelbereich unter Berücksichtigung eines Genauigkeitsfaktors. Die Gesamtsteifigkeit (ohne Lagerung) errechnet sich wie folgt: = + [N/µm] R tot R s R nu, ar Die Steifigkeit der Spindel ist von der Art der Lagerung abhängig. Einseitige Festlagerung Beidseitige Festlagerung R s1 = A. E l [N/µm] A. E l R s2 =. [N/µm] l 2 l / 2 l l - l 2 E = N/mm 2 R s2 min bei / at l 2 = l / 2 l, l 1, l 2 [mm] d P h , 20 10, A [mm 2 ] A = Spindelquerschnitt 23

24 Abnahmebedingungen Zulässige Wegabweichungen Art P Positionier-Kugelgewindetriebe Art T Transport-Kugelgewindetriebe l 1 = Axiale Gewindelänge l u = Nutzweg l e = Überlauf = Tab. 2 l 0 = Nennweg D l 0 = Wegabweichung P1 3 P5 T v 300 p Zul. Wegschwankung über 300 mm Weg Tab. 1 Tab. 1 Tab. 1 v 2p p Zul. Wegschwankung über 2p Weg Tab. 1 Tab. 1 c Wegkompensation -0,01/ ep Grenzabmaße des Nutzweges l u Tab. 3 Tab. 3 v up Zul. Wegschwankung über Nutzweg l u Tab. 3 Tab l u. V300p 300 Tab. 1 TK v 300 p [µm] v 2p p [µm] Tab. 2 Nennsteigung P h0 [mm] > 20 Überlauf l e [mm] Tab. 3 l u > e p Toleranzklasse TK v up e p [µm] v up 5 e p v up

25 Präzisions-Kugelgewindetriebe Abnahmebedingungen Abnahme Beschreibung d 0 [mm] l x [mm] > > Rundlauf zur Ermittlung der Geradheit Toleranzklasse Zulässige Abweichung t p [µm] t t 5 max. für l 1 /d 0 40 t 5 max. für < l 1 /d 0 60 t 5 max. für < l 1 /d 0 80 t 5 max. für < l 1 /d d 0 l 11 > > t 6 Rundlauf t 6 wird nach d 0 und l 11 ausgewählt. Der größere der beiden Werte gilt

26 Abnahmebedingungen Abnahme Beschreibung d 0 [mm] l 12 [mm] > > Zulässige Abweichung t p [µm] Rundlauf t 7 wird nach d 0 und l 12 ausgewählt. t 7 Der größere der beiden Werte gilt t 8 Planlauf t 9 ; t 10 Plan- und Rundlauf nur für vorgespannte bzw. spielfreie Mutterneinheiten TK D 6 ; D > Leerlaufdrehmoment (T p ) infolge Vorspannung (F p ) an der Mutterneinheit n konst = 100 min -1 Schmieröl ISO VG 100 F r ; F t T pa = F r. r Mit Abstreifer T t = F t. r Nenn-Leerlaufdrehmoment Zulässige Abweichung T p0 (%) T p0 [Nm] l u Für 40 und l u 4000 mm d0 > 0, ,3 0, ,6 1, ,0 2, ,5 6, , Grenzfrequenz der Abnahmeeinrichtung = 1Hz l u Für d0 60 und l u 4000 mm T p0 ; T pa l u - L L Mutterlänge a Tatsächlich p Zulässig 0 Nennt Total ± D T pa l u - L T pa D T p0 ± D T p0 T p0 0, ,3 0, t 12 0,6 1, ,0 2, ,5 6, , l u Für d0 60 und l u 4000 mm 0,3 0,3 0,6 0,6 1, ,0 2, ,5 6, ,

27 Präzisions-Kugelgewindetriebe Werkstoffe Teil Werkstoff Norm Festigkeit Wärmebehandlung R m R e [N/mm 2 ] [N/mm 2 ] Spindel ~ Cf 53 N DIN Mutter Wälzlagerstahl (100 Cr 6 oder besser) DIN > 800 > HRC Induktiv gehärtet HRC Einsatzgehärtet Abstreifer Polyamid 6.6 PPN 7190 TV 40 Nylon Kugel 100 Cr 6 DIN ± 2 HRC Sonderwerkstoffe sowie Wärme- und Oberflächenbehandlung auf Anfrage. Zulässige Dauerbetriebstemperatur -30 C bis +100 C. Für andere Einsatzfälle bitte anfragen. Hülse Sicherung Spindel 27

28 Beispiele zur Lagerung von Präzisions-Kugelgewindetrieben mit Axialschrägkugellagern A1 ZKLF A2 ZKLF 2AP INA Nenn- INA Axialschrägkugellager Nutmutter Spindelenden ø d ZKLF C ax C 0ax R al ZMA ZM d 2h5 d 3 d 4 d 5 L 1 L 2 L 3 L 4 0 ZKLF 2AP kn kn N/µm ,4 24, M12 x 1, ,9 28, / M15 x 1,0 M17 x 1, ,8 31, AP 30,5 62, ,0 47, AP 42,0 94, ,5 55, AP 44,5 111, ,0 89, AP 66,0 177, ,0 101, AP 70,0 202, ,5 126, AP 76,0 250, M17 x 1,0 M20 x 1, / M20 x 1,0 M25 x 1, / M25 x 1,5 M30 x 1, / M35 x 1,5 M40x 1, / M40 x 1,5 M45 x 1, / M50 x 1,5 M55 x 2,

29 Präzisions-Kugelgewindetriebe A3 ZM ZMA A4 ZKLF 2AP L 5 L 6 L 7 L 8 L 9 L 10 L ZM (A) ZKLF

30 Beispiele zur Lagerung von Kugelgewindetrieben mit INA Zylinderrollenlagern B1 B2 INA Nenn- INA Zylinderrollenlager Nutmutter Spindelenden ø ZARF TN / LTN ZM / ZMV ZARN TN / LTN ZMA / ZMVA d 0 C a C 0a R al d 2 d 3 d 4 d 5 L 1 L 2 L 3 L 4 Größe Größe kn kn N/µm / / M17 x 1,0 M20 x 1, / / M20 x 1,0 M25 x 1, / / M25 x 1,5 M30 x 1, / / M25 x 1,5 M30 x 1, / / M35 x 1,5 M40 x 1, / / M45 x 1,5 M50 x 1, / / M55 x 2,0 M60 x 2,

31 Präzisions-Kugelgewindetriebe B3 B4 ZARF LTN ZARN LTN L 5 L 6 L 7 L 8 L 9 L 10 L ZARF TN ZARN TN

32 Schmierung Die richtige Schmierung von Kugelgewindetrieben ist nicht nur Voraussetzung für die Erreichung der rechnerischen Lebensdauer, sondern hat auch Einfluss auf einen ruhigen Lauf, auf die Erwärmung während des Betriebes sowie auf das Leerlaufdrehmoment. Grundsätzlich sind die gleichen Öle und Fette wie bei Wälzlagern geeignet. Wenn vom Kunden nichts anderes vorgeschrieben ist, erfolgt die Funktionsabnahme im Hause Thomson mit einem Öl nach ISO VG100. Ölschmierung Im Allgemeinen kommen hierbei CL-Öle zur Verbesserung des Korrosionsschutzes und der Alterungsbeständigkeit sowie legierte CLP-Öle mit EP-Zusätzen zum Einsatz. Die richtige Viskosität hängt von der Umfangsgeschwindigkeit (also Durchmesser und Drehzahl) und der Umgebungs- bzw. der zu erwartenden Betriebstemperatur ab. Die erforderliche Ölmenge pro Kugelumlauf liegt je nach Drehzahl bei ca. 0,3 bis 0,5 cm 3 /h, bei Fließfett genügt 1/10 dieser Menge. Bei Tauchschmierung genügt es, wenn bei horizontaler Einbaulage der Ölstand bis zur Mitte der am tiefsten liegenden Kugel reicht. Zur Bestimmung der Viskosität benutzen Sie bitte das folgende Diagramm. Beispiel: KGT63 x 10 Mittlere Drehzahl n m = 200 min -1 Betriebstemperatur t = 25 C Für den Nenndurchmesser 63 mm und n m = 200 min -1 ergibt sich aus dem linken Teil des Diagrammes eine Viskosität v 1 von 110 mm 2 /s. Durch Übertragung dieses Wertes in das rechte Diagramm ergibt sich der Schnittpunkt mit der Temperatur von 25 C zwischen ISO VG 46 und ISO VG 68. Um immer einen ausreichenden Schmierfilm bei allen Betriebszuständen gewährleisten zu können, sollte der jeweils höhere Wert gewählt werden, in diesem Fall also ISO VG 68, bei langen Ermüdungslaufzeiten evtl. auch höher. Aus der nachfolgenden Schmierstofftabelle können mit dieser Viskositätsklasse die entsprechenden Öle ausgewählt werden. Mittlere Drehzah n m Fettschmierung Kugelgewindetriebe können auch mit Fett geschmiert werden. Hierbei sind längere Nachschmierintervalle möglich. Da bei jedem Hub des Kugelgewindetriebes auch bei optimalen Abstreifern eine geringe Fettmenge aus der Mutter austritt und auf der Spindel zurückbleibt, verringert sich der Fettvorrat während des Betriebes. Damit ist die Einsatzzeit des Kugelgewindetriebes ohne Nachschmieren begrenzt. Zur Erreichung der rechnerischen Lebensdauer L 10 ist es also erforderlich, diese Fettverluste über eine Zentralschmieranlage oder nach einem auf den Einsatzfall abgestimmten Schmierplan auszugleichen. Bei einer Nachschmierung von Hand kann ein Mittelwert von ca. 700 Betriebsstunden angenommen werden. Diese Angabe schwankt jedoch stark je nach Maschinenkonstruktion und Einsatzbedingungen. Schmierfette sind entsprechend ihrer Walkpenetration in NLGI-Klassen nach DIN eingeteilt. Für Kugelgewindetriebe sind im Normalfall (Betriebstemperatur -20 C bis +120 C) wasserbeständige Fette der Klasse K2K-20 nach DIN anzuwenden; in Sonderfällen sind auch Fette nach K1K-20 (bei sehr hohen Drehzahlen) bzw. KP2K-20 (bei höchsten Belastungen bzw. niedrigen Drehzahlen) möglich. Fette mit unterschiedlicher Verseifungsbasis sollten nicht gemischt werden. Bei Betriebstemperaturen, die über bzw. unter den angegebenen Werten liegen, ist eine Rücksprache mit dem Hersteller notwendig. Die Fettmenge ist so zu bemessen, dass die Hohlräume ca. zur Hälfte gefüllt sind. Um unnötige Erwärmung der Kugelgewindetriebe durch Überfetten zu vermeiden, ist konstruktiv dafür zu sorgen, dass verbrauchtes bzw. überschüssiges Fett entweichen kann. Mit weitergehenden Fragen zur Schmierung wenden Sie sich bitte an unsere Beratungsingenieure. Berechnung des Volumens bei der Nachschmierung mit Fett d 0 x P h x D w x i V RL = Volumen der Nachschmierung [g] 0,7 V RL = d 0 = Nenndurchmesser der Spindel [mm] P h = Steigung [mm] 1250 D w = Durchmesser der Kugel [mm] i = Anzahl der Umläufe in der Mutter Für die Schmierung einer leeren Mutter das errechnete Volumen mit 2,5 multiplizieren. Viskositär Bezugsviskosität 32 Nenn Betriebstemperatur

33 Präzisions-Kugelgewindetriebe Schmierstoffempfehlung Viskosität ISO BP CASTROL ESSO FINA VG 68 Energol RC 68 Hyspin AWS 68 Teresso 68 Hydran G 68 Energol HLP-D 68 Hyspin SP 68 Spartan EP 68 Energol GR-XP 68 Vario HDX Alpha SP 68 Febis K 68* Maccurat 68D* Alpha MW 68 Magnaglide D 68* VG 100 Energol RC 100 Hyspin AWS 100 Umlauföl 100 Hydran G 100 Energol GR-XP 100 Hyspin SP 100 Spartan EP 100 Alpha SP 100 Alpha MW 100 VG 150 Energol RC 150 Alpha SP 150 Nuto 150 Hydran G 150 Energol GR-XP 150 Alpha MW 150 Spartan EP 150 VG200 Energol CS-HB 220 Alpha SP 220 Nuto 220 Hydran G 220 Energol CR-XP 220 Alpha MW 220 Spartan EP 220 Maccurat 220D* Magnaglide D 220* Febis K 220* No ISO Energrease LS 1 Auf Anfrage Beakon EP 1 Marson L 1 Energrease LS 2 Castrol Spheerol AP 2 Beakon 2 Marson L 2 Mehrzweckfett L 2 Castrol Produkt 783/46 Unirex N 2 EXXON-Mehrzweckfett Energrease LS-EP 2 Castrol ALV Beakon EP 2 Marson EPL 2 BP-Langzeitfett Castrol Produkt 783/46 Ronex MP-D Viskosität ISO VG 68 VG 100 VG 150 VG200 No ISO KLÜBER Crucolan 68 Klüberoil GEM1-68 Crucolan 100 Klüberoil GEM1-100 Crucolan 150 Klüberoil GEM1-150 Crucolan 220 Klüberoil GEM1-220 Centoplex 1 DL Centoplex 2 Centoplex GLP 402 Klüberlub BE (bleifrei) MOBIL Vactra Oil Heavy Medium Mobilgear 626 / Vactra Oil No. 2* Vactra Oil Heavy Mobilgear 627 Vactra Oil Extra Heavy Mobilgear 627 Mobil DTE Oil BB Mobilgear 630 / Vactra Oil No. 4* Mobilith AW1: (nicht in Deutschland erhältlich) Mobilux EP1: (nicht in Deutschland erhältlich) Mobilux 2 Mobilux EP2 Mobilgrease HP 222 * Bedway oils CG-LP 68 or

34 Anwendungen Einbau einer drehenden Kugelgewindemutter 1 2 Ölbad INA Produkte 1: Axial-Schrägkugellager ZKLF 2Z 2: Präzisionsnutmutter ZMA Verpackung, Transport, Lagerung, Einbau, Schmierung, Montage, Endenbearbeitung 1. Lagerung/Verpackung Voraussetzung für bis zu 6-monatige Lagerung in trockenen Räumen: Konservierung mit Castrol Safecoat DW 36 X. Kugelgewindetriebe mit beigelegten Kieselgur-Päckchen in Plastikfolie verschweißt. 2. Einbau 2.1 Fluchtungsfehler reduzieren die Lebensdauer 2.2 Vor dem Einbau sind Kugelgewindetriebe mit einem umweltfreundlichen Mittel zu reinigen 2.3 Nach der Reinigung sofort mit dem vorgesehenen Schmiermittel behandeln 3. Schmierung durch den Kunden (siehe Seite 32 ff.) 4. Demontage der Kugelgewindemutter durch den Kunden Demontage nur in zwingenden Fällen. Um Kugelverlust zu vermeiden, ist die Mutter auf eine Hülse zu schrauben. Serviceangebot Einbau einer Sicherheitsmutter Bei senkrechtem Einbau des Kugelgewindetriebes wird der Einsatz einer Sicherheitsmutter empfohlen. Diese fängt die Last ab, falls die Kugelgewindemutter gewaltsam zerstört wird. Sicherheitsmutter 5. Montage durch den Kunden Die Montage erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Beim Aufschrauben der Mutter auf die Kugelgewindespindel keine Gewalt anwenden. 6. Einstellung der Kugelgewindemutter durch den Kunden Eine Vorspannungsänderung empfehlen wir im Werk oder durch unseren Kundendienst vor Ort vornehmen zu lassen. 7. Endenbearbeitung 7.1 Kugelgewindemutter auf Kugelgewindespindel abdecken 7.2 Härtezone durch Schleifen oder Glühen bei ca. 900 C und anschließendes Drehen entfernen 7.3 Eventuell verzogene Kugelgewindespindel richten Wir führen kurzfristig fachgerechte Instandsetzungsarbeiten an Kugelgewindetrieben durch, sowohl im Hause als auch beim Kunden. Dieses Angebot gilt auch für Fremdfabrikate. Eventuell notwendige Ersatzlieferungen sind durch unser Standardprogramm kurzfristig möglich. 34

35 Präzisions-Kugelgewindetriebe Fragebogen Kugelgewindetriebe Thomson GmbH D Wolfschlugen Telefon: +49 (0) Telefax: +49 (0) Adresse: Firma: Straße: PLZ/Stadt Ansprechpartner: Technisch: Telefon: Telefax: Kaufmännisch: Telefon: Telefax: Anwendung: Neukonstruktion Umkonstruktion Kennwerte: Nenndurchmesser d 0 [mm] Steigung P h0 [mm] Steigungsrichtung rechts links Maximale Steigungsabweichung auf 300 mm [µm] Gesamtlänge [mm] Stückzahl Lastkollektiv: Belastung Drehzahl Zeitanteil F 1 = [N] n 1 [min -1 ] q 1 [%] F 2 = [N] n 2 [min -1 ] q 2 [%] F 3 = [N] n 3 [min -1 ] q 3 [%] Max. statische Belastung [N] Geforderte Lebensdauer in Betriebsstunden oder 10 6 Umdrehungen Einbauart: Einbaulage waagerecht senkrecht diagonal Antrieb über Spindel Mutter Lagerart fest los los frei fest fest los fest 35

36 EU June07 DEU Die Änderung von Informationen & technischen Daten bleibt zu jeder Zeit vorbehalten. Gedruckt in Deutschland. Thomson 2007