Hochgeschwindigkeits-Kugelgewindetrieb mit gekühlter Mutter

Immer höhere Präzision und immer höhere Geschwindigkeiten: Das sind zentrale Trends bei Linearantrieben. In diesem Zusammenhang spielt die Kühlung eine wichtige Rolle. NSK, weltweit größter Hersteller von Kugelgewindetrieben, hat schon in den 80er Jahren die ersten Baureihen mit integrierter Kühlung entwi-ckelt. Dabei kam ein hohlgebohrter Spindelschaft (Hohlwellenspindel) zum Ein-satz, durch den Kühlflüssigkeit geleitet wurde. Jetzt ist der nächste Entwicklungs-schritt erfolgt: NSK stellt Hochgeschwindigkeits-Kugelgewindetriebe vor, bei denen die Mutter gekühlt wird.


Den Anstoß für die Entwicklung gaben Kunden aus dem Werkzeug- und Kunst-stoffmaschinenbau. Sie müssen immer höhere Präzisionsanforderungen erfüllen, damit die Maschinen z.B. Flugzeugkomponenten mit extrem hoher Maßhaltigkeit oder Kunststoffbauteile wie Handy-Gehäuse mit äußerst dünnen Wandstärken fertigen können.


Eine gleichbleibende Temperatur in der Maschine bzw. im Werkzeug zählt zu den Voraussetzungen für diese Präzision, denn Temperaturunterschiede können zu Maßänderungen, zu Verzug oder zu sonstigen Qualitätseinbußen führen. Wenn besonders hohe Anforderungen gestellt werden, stoßen Kugelgewindetriebe ohne Kühlung hier an Grenzen. Ein System, bei dem auch die Mutter gekühlt wird, ermöglicht hingegen eine nochmals exaktere Temperaturführung, zumal dann auch die Mutternaufnahme gekühlt wird.


Hier sind allerdings konstruktive Herausforderungen zu meistern, und dies ist NSK gelungen. So konnte das bekannte Problem, dass die durch die Kühlung her-vorgerufene Kontraktion des Werkstoffs die Vorspannung der Mutter beeinflusst, gelöst werden. Nach umfassenden Versuchen haben die NSK-Entwickler ein Vor-spannungsniveau ermittelt, das sich durch die Kühlung nicht verändert.


Im Vergleich zu den gekühlten Hohlwellenspindeln weisen die neuen Kugelge-windetriebe mit gekühlter Mutter eine mindestens ebenso gute, in vielen Fällen sogar deutlich bessere Kühlleistung auf. Vor allem bei Hochgeschwindigkeits-Anwendungen mit kurzen Hüben ist die Kühlwirkung deutlich höher.

Damit eignet sich die neue Art der Kühlung u.a. besonders für Maschinen, die vergleichsweise kleine Bewegungen mit hoher Geschwindigkeit und kurzer Takt-zeit ausführen. Dies triff z.B. für viele Werkzeugmaschinen zu, die Automobil-komponenten bearbeiten, sowie für Spritzgießmaschinen, die Kunststoffteile mit hohen Anforderungen an die Maßhaltigkeit fertigen.


Die neue Baureihe mit gekühlter Mutter kann 1:1 gegen vorhandene Baureihen mit gekühlter Spindel ausgetauscht werden, weil die Abmessungen identisch sind. Neben den technischen Vorzügen bieten die neuen Kugelgewindetriebe mit ge-kühlter Mutter einen bedeutenden wirtschaftlichen Vorteil: Sie lassen sich kosten-günstig fertigen, weil es deutlich einfacher ist, eine Bohrung in eine Mutter einzu-bringen als eine Spindel in Hohlwellen-Ausführung zu fertigen. Dieser Vorteil kommt dem Anwender zugute, der auch davon profitiert, dass sich die Kühlung ganz einfach in vorhandene Kühlsysteme integrieren lässt.


Der gekühlte Mutternkörper kann in den Schaftdurchmessern 40, 45, 50 und 63 mm geliefert werden. In Abhängigkeit vom Spindelschaft sind Steigungsvarianten mit 16, 20, 25 und 30 mm verfügbar.