Was ist eine Gewindespindel?
Eine Gewindespindel ist ein Maschinenelement, das die Drehbewegung einer Gewindespindel mit Hilfe einer an der Spindelwelle befestigten Mutter in eine lineare Bewegung umwandelt.
Mit Gewindespindeln kann die Drehbewegung eines Rotationsmotors in eine lineare Bewegung umgewandelt werden. Es gibt zwei Arten von Gewindespindeln: Gleitspindeln und Kugelgewindetriebe mit Miniaturkugeln.
Bei den Kugelgewindetrieben werden Kugeln verwendet, um die Reibung zu verringern und eine Struktur zu schaffen, die einen reibungslosen Betrieb ermöglicht. In jedem Fall sind sie ein unverzichtbares mechanisches Element in Aktuatoren.
Anwendungen von Gewindespindeln
Gewindespindeln werden in vielen Produktionsstätten eingesetzt, in denen eine lineare Bewegung erforderlich ist, da eine Vielzahl von Motoren hergestellt und als typische Kraftquelle für Drehbewegungen verwendet wird.
In NC-Werkzeugmaschinen werden sie zum Bewegen von Fräsern und Werkstücken eingesetzt, z. B. für die Bewegung von Sockeln. Konkrete Anwendungsbeispiele sind Bearbeitungszentren, Fräs-, Schleifmaschinen und Drehbänke.
Darüber hinaus werden Gewindespindeln auch in Industrierobotern, verschiedenen Transportgeräten, Geräten für die Halbleiterindustrie, Spritzguss-, Druckmaschinen, Farbdruckern, XY-Plottern und automatischen Zeichenmaschinen eingesetzt. In Automobilen werden sie auch in Mechanismen zur Einstellung der Strahlungsposition von Scheinwerfern verwendet.
Funktionsweise von Gewindespindeln
Die Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine lineare Bewegung durch eine Gewindespindel ist auf die Steigung der Spindel zurückzuführen. Die kontinuierliche Spiralform der Schraube ermöglicht es den Teilen mit Innengewinde, die in die Schraubenwelle eingreifen, sich kontinuierlich in der axialen Richtung zu bewegen, in der das Außengewinde ausgebildet ist.
Durch eine Umdrehung der Gewindespindel können die Teile mit Innengewinde um eine Steigung bewegt werden. Die Bewegungsrichtung kann auch durch Änderung der Drehrichtung geändert werden.
Es gibt zwei Arten von Gewindespindeln: Gleitgewindespindeln, bei denen Außen- und Innengewinde direkt ineinandergreifen und Kugelgewindespindeln, bei denen Kugeln zur Verringerung der Reibung eingesetzt werden. Das Prinzip der Umwandlung von Dreh- und Linearbewegungen ist jedoch bei beiden das gleiche.
Arten von Gewindespindeln
Es gibt zwei Arten von Gewindespindeln: Gleit- und Kugelgewindespindeln. Gleitspindeln lassen sich in die folgenden Typen unterteilen:
1. Dreikantschrauben
Das Schraubengewinde hat die Form eines gleichseitigen Dreiecks. Sie sind fast identisch mit einer allgemeinen Befestigungsschraube. Sie können durch Walzen geformt werden, was ihre Bearbeitung erleichtert, aber sie sind nicht für kraftübertragende Teile geeignet.
2. Trapezgewindespindeln
Dies sind Gleitschrauben mit einem Trapezgewindeprofil von 29°, 30°, etc. Sie sind bis zu einem gewissen Grad leicht zu bearbeiten und können auch zur Kraftübertragung verwendet werden. Die gebräuchlichsten Werkstoffe für Trapezgewindespindeln sind Kohlenstoffstahl für den Maschinenbau und austenitischer nichtrostender Stahl, der hart und beständig ist und für allgemeine Produkte verwendet wird.
3. Quadratische Schrauben
Die Gewinde haben eine quadratische, rechteckige Form. Diese Schrauben sind zwar nicht sehr präzise in der Positionierung, eignen sich aber gut für die Kraftübertragung. Sie werden hauptsächlich in Bereichen eingesetzt, in denen große Kräfte übertragen werden wie z. B. bei Pressen und Wagenhebern.
Die Muttern, die als Gegenstücke zu diesen Gewindespindeln verwendet werden, bestehen im Allgemeinen aus Gussbronze oder Polyacetalharz (POM).
Weitere Informationen zu Gewindespindeln
Genauigkeit von Kugelgewindespindeln
Kugelgewindespindeln enthalten Kugeln als Wälzkörper, um die Reibung zwischen der rotierenden Welle und den mutterseitigen Teilen zu verringern, die sich aufgrund der Rotationsbewegung linear bewegen. Es können mehrere Teile kombiniert werden und es wurden internationale und nationale Industrienormen festgelegt.
In den ISO-Normen sind vier Genauigkeitsklassen definiert: C0, C1, C3, C5 und C7. Je kleiner die Zahl, desto höher die Genauigkeit; je größer die Zahl, desto geringer die Genauigkeit.
C0 bis C5 werden für Kugelgewindetriebe zur Positionierung verwendet, während C7 für Kugelgewindetriebe zum Transport verwendet wird. Die Hauptgenauigkeitsstufen von Kugelgewindetrieben sind wie folgt:
1. Steigungsgenauigkeit
Die Steigungsgenauigkeit kann als Positioniergenauigkeit verstanden werden: C0 bis C5 sind linear und richtungsabhängig, während C7 durch die Abweichung des Verfahrwegs relativ zu 300 mm definiert ist.
2. Montagegenauigkeit
Die Montagegenauigkeit von Kugelgewindetrieben wird durch mehrere Faktoren bestimmt. Für jede Sorte werden die zulässigen Werte für die Standardabmessungen für den Rundlauf jedes Teils der rotierenden Welle und die Parallelität des Außenumfangs der Mutter festgelegt.
3. Vorspannmoment
Das Vorspannmoment ist das für die Positionierung mit Kugelgewindetrieben erforderliche Drehmoment. Ein großer Spalt zwischen Gewindespindel, Kugel und Mutter verhindert eine genaue Positionierung. Ist der Spalt klein, ist für den Betrieb ein Drehmoment erforderlich, das durch die Norm festgelegt ist.