KOMPONENTEN » Wälz- &
KOMPONENTEN » Wälz- & Gleitlager Zur Rolle physikalischer Formfaktoren bei Rundwellen Fünf Kriterien, welche die Rundwellenauswahl erleichtern Eine fundierte Kenntnis der Faktoren, die sich auf die Präzision und Langlebigkeit auswirken, hilft bei der Auswahl der optimalen Rundwellen-Linearführung für bestimmte Anwendungen. Physikalische Formfaktoren wie Härte, Geradheit, Oberflächengüte, Rundheit und Zylindrizität sind besonders wichtig. Damit aber nicht genug. »Markus Brändle, Produktspezialist EMEA & Asien – Gewindetriebe, Linearlager & -führungen, Spindelhubgetriebe, Thomson Neff Industries GmbH Welche Wellen-Variante für welche Anwendung infrage kommt, hängt von diversen Kriterien ab. Um die Kosten bei weniger belastungsintensiven Anwendungen zu reduzieren oder wenn hohe Ausrichtungstoleranzen gefordert sind, bevorzugen KonstrukteurInnen von Linearsystemen häufig Rundwellen-Linearführungen gegenüber Profilschienen. Ob diese aber tatsächlich von den gewünschten Vorteilen profitieren, hängt davon ab, wie sorgfältig die Auswahl unter den vielen verfügbaren Varianten an Rundwellen-Linearführungen erfolgt. Eine fundierte Kenntnis der Faktoren, die sich auf die Präzision und Langlebigkeit auswirken, hilft bei der Auswahl der optimalen Rundwellen für bestimmte Anwendungen. Die wichtigsten Eigenschaften, IM ÜBERBLICK Physikalische Formfaktoren zählen zu den wichtigsten Kriterien, um Rundwellen- Linearführungen optimal auszuwählen. die im Zusammenspiel die Präzision und Langlebigkeit beeinflussen, sind die Härte, Geradheit, Oberflächengüte, Rundheit und Zylindrizität der Welle. Damit nicht genug, sind Rundwellen in unterschiedlichen Stahlgüten sowie in Aluminium erhältlich – jeweils mit verschiedenen Beschichtungen. Vielfältige Montage- und Konfigurationsmöglichkeiten wirken sich ebenfalls aus. Härte als Auswahlkriterium Die Wellenhärte wirkt sich direkt auf die dynamische Tragzahl des Lagers aus. Härtere Wellenoberflächen widerstehen besser permanenter Verformung unter der Punktbelastung durch die Lagerkugeln. Bild: Thomson Industries Somit maximieren sie sowohl die Lebensdauer des Linearkugellagers (Kugel - buchse) als auch der Welle selbst. Ein gängiges Verfahren zum Härten von Linearwellen ist das sogenannte Einsatzhärten (Case Hardening), bei dem die Hersteller durch Hitzebehandlung der Welle eine harte, verschleißfeste Außenschicht aufbringen, während der Wellenkern weich bleibt. Abbildung 1 (siehe S. 38) verdeutlicht, wie der Tragzahl-Korrekturfaktor, und damit die Lebenserwartung des Lagers, nach unten angepasst werden muss, wenn die Härte unter 60 HRC fällt. Die Tiefe der Einsatzhärte ist ein weiterer Faktor zur Bestimmung der Lebensdauer. Durch höhere Lasten ist die Welle einem tieferen Eindringen der Lagerkugeln und einer stärker auf einen Punkt konzentrierten Belastung ausgesetzt. Eine hohe Verformungsfestigkeit in diesen Fällen erfordert eine besonders tiefe und gleich - mäßige Einsatzhärte, die auf die Größe und zu erwartende Belastung durch das Linearlager abgestimmt sein muss. Geradheit als Parameter Geradheit ist vermutlich der wichtigste Parameter für die Positioniergenauigkeit eines Ball-Bushing-Linearkugellagers – je gerader die Welle, desto höher die Präzision. Eine mangelnde Geradheit kann zum Blockieren, übermäßiger Geräuschentwicklung, vorzeitigem Verschleiß bis hin zum Versagen des Lagers führen. Hochwertige Linearwellen weisen eine Geradheit von bis zu 0,0254 mm auf 300 mm kumulativ auf (0,0508 mm TIR). 36 KEM Konstruktion » 07/08 | 2021
Für kritische Präzisionsanwendungen sind zudem Ausführungen mit 0,0127 mm pro 300 mm kumulativ erhältlich (0,0254 mm TIR). Um die ordnungsgemäße Geradheit zu überprüfen, platzieren Sie die Welle auf zwei oder mehreren Prismen wie in Abbildung 2 dargestellt. Drehen Sie die Welle um 360° und erfassen Sie mittels Messuhr die Minimal- und Maximalwerte entlang der gesamten Welle. Die Differenz zwischen den Minimal- und Maximalwerten ergibt die Gesamt-Rundlaufabweichung (Total Indicator Runout, TIR). Oberflächengüte Die Oberflächengüte oder Mittenrauheit (Roughness Average, RA) gibt an, wie glatt oder rau die Oberfläche einer Welle ist. Sie entspricht dem Mittelwert der mikroskopischen Spitzen und Täler der Oberfläche entlang der Welle. Die Feinstbearbeitung gleicht die Spitzen auf der Wellenoberfläche aus, sodass eine Reihe von Plateaus wie in Abbildung 3 entsteht, was den prozentualen Anteil der für das Kugellager nutzbaren Wellenfläche erhöht. Diese Vergrößerung der Wellenoberfläche, das heißt der Innenlaufbahn des Linearkugellagers, sorgt für eine gleichmäßigere Lastverteilung und verlängert somit die Lebensdauer aller Komponenten. Die Oberflächengüte ist daher ein zentraler Faktor für die Laufleistung, Tragzahl, Laufruhe und den Reibungswiderstand eines Linearkugellagers – je glatter die Fläche, desto länger die Lebensdauer. Rundheit Mit der Rundheit wird ausgedrückt, wie genau der Wellenquerschnitt einem mathematisch perfekten Kreis entspricht. Je runder eine Welle ist, desto gleichmäßiger wird das Lager belastet und desto höher ist die Laufleistung des Lagers. Abweichungen in den Radien der Welle können schnelle Lastwechsel bewirken, während das Lager über die Welle läuft. Schon Rundheitsabweichungen von 0,00254 mm verursachen eine Vorspannung auf einigen der Kugelbahnen, was einen ungleichmäßigen Verschleiß, ein vorzeitiges Versagen und eine Verkürzung der Lagerlebensdauer um bis zu 50 % nach sich zieht. Hochpräzise Anwendungen erfordern eine Rundheitstoleranz von 0,002032 mm, die Hersteller durch spitzenloses Rundschleifen erreichen (vgl. Abbildung 4). Zylindrizität und Konizität Die Zylindrizität gibt das Maß der Übereinstimmung der Wellen-Außenfläche 168 Neuheiten ... auf der ausgezeichneten ... Spiel wiese ... entdecken. motion plastics ® Innovationen zum Technik verbessern und Kosten sparen. /news Tel. 02203 9649-0 info@igus.de Tech up, Cost down. It's our job. = Virtuell-realer Messestand KEM Konstruktion » 07/08 | 2021 37
