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Linear Motion Control - 2017-10-24

Die optimale Schmierung des Kugelgewindetriebs unter schwierigen Einsatzbe-dingungen wird durch die K1-Schmiereinheit sichergestellt

Im Rahmen des „AIP“-Programms berieten Branchenexperten von NSK einen Automobilzulieferer bei der Optimierung der Linearantriebe in seinen Bearbeitungszentren. Das Ergebnis: Die Lebensdauer der Kugelgewindetriebe konnte um den Faktor Sechs gesteigert werden. Daraus ergeben sich jährliche Einsparungen von rund 266.000 Euro.
 

Ein internationaler Automobilzulieferer fertigt in einem spanischen Werk Bremssysteme und setzt dabei zahlreiche Bearbeitungszentren ein, in denen insgesamt 117 Kugelgewindetriebe für die Linearbewegung und Positionierung von Werkzeugtischen und –wechslern sorgen.

Aufgrund der hohen Anforderungen und der ungünstigen Umgebungsbedingungen erreichten die Kugelgewindetriebe eine durchschnittliche Lebensdauer von nur sechs Monaten. Die unplanmäßigen Stillstände führten zu erheblichen Mehrkosten.

Der Zulieferer holte die Expertise von NSK ein, um die Stillstandszeiten zu verringern. NSK bietet den Anwendern in solchen Fällen Unterstützung im Rahmen des AIP-Programms. Branchenexperten des weltgrößten Herstellers von geschliffenen Kugelgewindetrieben untersuchten bei drei der defekten Linearantriebe die Laufbahnen und die Schmierbedingungen, um die Ursache(n) der Ausfälle zu ermitteln. Das Ergebnis: Eine Kombination aus hohen Lasten, eindringenden Kühlschmierstoffen und hohen Umgebungstemperaturen war verantwortlich für die kurze Lebensdauer.

Die technische Abteilung von NSK empfahl daraufhin die Verwendung von Kugelgewindetrieben, die dezidiert für hohe Drehzahlen und Lasten entwickelt wurden. Für diese Baureihe, die eine höhere dynamische Tragzahl erreicht als das zuvor eingesetzte System, entwickelte NSK ein kundenspezifisches Mutterndesign, das exakt auf die Anwendung zugeschnitten ist und sich u.a. durch eine höhere axiale Steifigkeit auszeichnet. Dadurch verbessert sich die Steifigkeit des gesamten Antriebsstrangs. Aufgrund der Verteilung der Vorspannkraft auf mehr Kugeln liegt pro Kugel eine geringere Vorspannung vor. Das führt zur Erhöhung der Lebensdauer, da die Vorspannung eine Last ist, die zu 100% der Zeit anliegt und somit maßgeblich in die Lebensdauerberechnung einfließt.

Die Kugelgewindetriebe – so die weitere Empfehlung der NSK-Ingenieure – werden mit der X1-Hochleistungsdichtung ausgestattet. Sie verhindert, dass Kühlschmierstoff ins Linearsystem eindringen und auch, dass der Schmierstoff des Kugelgewindetriebs die Schneid- oder Kühlflüssigkeit des Bearbeitungszentrums verunreinigt. Zugleich hat die Dichtung ein hervorragendes Fettrückhaltevermögen.

Die optimale Schmierung des Kugelgewindetriebs unter schwierigen Einsatzbedingungen wird durch die K1-Schmiereinheit sichergestellt. Sie schafft die Voraussetzung für eine deutlich längere Schmiermittelgebrauchsdauer und verringerten Wartungsaufwand.

An den kritischsten Punkten dieser Anlagen wurden testweise zwei dieser neuen Kugelgewindetriebe eingebaut. Der Test erwies sich als erfolgreich. Bei diesen Bearbeitungszentren und auch bei weiteren, die in der Folge umgerüstet wurden, verlängerte sich die Lebensdauer der Kugelgewindetriebe um das Sechsfache. Bis zum aktuellen Zeitpunkt gibt es keine weiteren Ausfälle.

Der Automobilzulieferer profitiert somit von geringeren Ersatzteilkosten, insbesondere aber von deutlich reduzierten Produktionsausfällen. In Summe ergibt sich durch die Umrüstung der Kugelgewindetriebe eine jährliche Einsparung von rund 266.000 Euro. Diese Umrüstung – auch das haben die NSK-Experten sichergestellt – kann mit geringem Aufwand ohne Änderung der Umgebungskonstruktion erfolgen.

Ein weiterer Vorteil: Aufgrund der höheren Steifigkeit des Antriebsstrangs wird die Fertigungsgenauigkeit des Bearbeitungszentrums im Vergleich zum Auslieferungszustand gesteigert.

Hohe Temperaturen, Kühlschmierstoffe und hohe Kräfte bei hoher Präzision: Werkzeugmaschinen stellen besondere Anforderungen an Linearantriebe.(Bild: iStock.com/Fertnig)

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