NSK entwickelt reibungsarmen Kugelgewindetrieb für Werkzeugmaschinen

Mit MT‑Frix hat NSK einen reibungsarmen Kugelgewindetrieb für Werkzeugmaschinen entwickelt.

Dieser bereits im Handel erhältliche Kugelgewindetrieb ist ein wahrer Problemlöser für viele Unternehmen der Branche. Denn er überzeugt durch eine deutliche Reduzierung des dynamischen Reibmoments. Hinzu kommt: Die Steifigkeit der Mutter bleibt erhalten und die Wärmeerzeugung wird reduziert; Werkzeugmaschinen können mit anhaltender Präzision betrieben werden und es lässt sich mehr Energie einsparen.

Das verringerte Reibmoment wurde mithilfe der NSK Analysetechnologie erzielt: Auf Grundlage der ermittelten Kontakteigenschaften zwischen Kugel und Nut ließen sich optimale interne Spezifikationen entwickeln. Diese verwendete NSK dann, um das dynamische Reibmoment zu reduzieren – bei gleichbleibender Steifigkeit der Mutter und unveränderter Größe des Kugelgewindetriebs. Dadurch wiederum wird weniger Wärme erzeugt.

Darüber hinaus gelingt es MT‑Frix, eine hohe Positioniergenauigkeit aufrechtzuerhalten. Auch die durch das dynamische Reibmoment verursachten CO2-Emissionen werden um bis zu 50 % reduziert.

Hintergrund und Entwicklung

MT‑Frix löst gleich mehrere Probleme der Werkzeugmaschinenbranche. Dort werden Kugelgewindetriebe an Linearantriebseinheiten von Werkzeugmaschinen montiert, um die Bearbeitungswerkzeuge und Werkstücke zu positionieren.

In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Kugelgewindetrieben gestiegen, die eine höhere Positioniergenauigkeit und höhere Energieeinsparungen bieten. Das Problem dabei: Beim Antrieb eines Kugelgewindetriebs wird Wärme erzeugt. Das liegt am dynamischen Reibmoment (also am Drehmoment aufgrund der Reibung des sich drehenden Kugelgewindetriebs). Die daraus resultierende Wärmeausdehnung der Spindel wiederum beeinträchtigt die Positioniergenauigkeit.

Eine Möglichkeit, diesem wärmebedingten Präzisionsverlust entgegenzuwirken, ist die Zwangskühlung (in der Regel durch Absenkung der erzeugten Wärme über ein Hilfsgerät). Bei Verwendung eines solchen Geräts steigt jedoch der Energieverbrauch. Um einen Kugelgewindetrieb sowohl hochpräzise als auch energiesparend anzutreiben, ist es daher notwendig, am dynamischen Reibmoment selbst anzusetzen.

Wird das dynamische Reibmoment allerdings mithilfe herkömmlicher Techniken verringert, so nimmt auch die Steifigkeit (also die Widerstandsfähigkeit gegen Verformungen durch externe Belastungen) ab. Dadurch wird es wahrscheinlicher, dass sich die Mutter des Kugelgewindetriebs verschiebt. Das wiederum kann die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigen. Daher hat NSK nach einer Lösung gesucht, wie sich das dynamische Reibmoment reduzieren lässt und gleichzeitig die Steifigkeit erhalten bleibt.

Hier setzte die Analysetechnologie des Unternehmens an: Sie wurde genutzt, um die Kontakteigenschaften zwischen Kugel und Nut zu ermitteln und davon ausgehend optimale interne Spezifikationen zu entwickeln. Das Ergebnis ist ein geringeres dynamisches Reibmoment bei gleichbleibender Steifigkeit der Mutter und unveränderten Abmessungen des Kugelgewindetriebs.

Merkmale und Vorteile

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass MT‑Frix gleich mit mehreren beeindruckenden Merkmalen und Vorteilen aufwartet. Verglichen mit herkömmlichen Alternativen wird sowohl das dynamische Reibmoment erheblich reduziert (um bis zu 50 %) als auch die Wärmeentwicklung (um bis zu 40 %), ohne die Steifigkeit der Mutter in irgendeiner Weise zu beeinträchtigen.

Außerdem sorgt das Produkt für eine anhaltend hochpräzise Positionierung. Denn aufgrund der geringeren Wärmeerzeugung wird die axiale Ausdehnung im Vergleich zu herkömmlichen Produkten um bis zu 40 % verringert und somit auch die Positioniergenauigkeit entsprechend besser aufrechterhalten.

Nicht zuletzt birgt MT‑Frix ein erhebliches Potenzial für Energieeinsparungen: Verglichen mit herkömmlichen Alternativen wurden die durch das dynamische Reibmoment verursachten CO2-Emissionen um bis zu 50 % reduziert.

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