Wie wirkt sich die Vorspannungseinstellung auf die Lebensdauer von Kugelumlaufspindeln in CNC-Werkzeugmaschinen aus?

2025-08-22

Wie wirkt sich die Vorspannungseinstellung auf die Lebensdauer von Kugelumlaufspindeln in CNC-Werkzeugmaschinen aus? 2

Unter Vorspannung versteht man das Anlegen einer vorgegebenen axialen Last an die Kugelumlaufspindel unter den erforderlichen Arbeitsbedingungen einer CNC-Werkzeugmaschine, wodurch axiale und Spielräume eliminiert werden und die Spindelleistung erhöht wird.’s Steifigkeit, Positioniergenauigkeit und Servoreaktion. Welchen Einfluss hat also die Vorspannungseinstellung auf Kugelumlaufspindeln in CNC-Geräten?

Reduzierung des Spielraums : Die richtige Vorspannung reduziert oder eliminiert das axiale Spiel in Kugelumlaufspindeln und verbessert so die Übertragungsgenauigkeit und Steifigkeit—entscheidend für die Aufrechterhaltung einer Präzision im Mikrometerbereich bei 5-Achsen-Simultan- oder Dreh-Fräs-Operationen auf Bearbeitungszentren.
Erhöhte Steifigkeit : Durch die Vorspannung wird die axiale Steifigkeit erhöht, sodass Kugelumlaufspindeln Verformungen durch Schnittkräfte von Hochgeschwindigkeitsspindeln und Reaktionskräfte von Linearführungen besser standhalten und so die Folgefehler des Servomotors verringern.
Verschleißreduzierung : Durch eine geeignete Vorspannung wird die Kontaktellipse zwischen Kugeln und Laufbahnen optimiert, wodurch die Hertzsche Kontaktspannung pro Flächeneinheit verringert und so der Verschleiß reduziert und die Lebensdauer in geschlossenen Kreislaufsystemen von FANUC oder Siemens verlängert wird.
Thermische Effekte : Eine höhere Vorspannung erhöht die Reibung, erhöht die Muttertemperatur und führt zu einer thermischen Ausdehnung der Schraube. Eine übermäßige Vorspannung erhöht den Drehmomentbedarf des Servomotors, verringert die Bearbeitungseffizienz und kann aufgrund erhöhter Hitze die Lebensdauer der Kugelumlaufspindel verkürzen.
Überlegungen zur Schmierung : Die Vorspannungseinstellung muss mit der Maschine übereinstimmen’s Automatisches Schmiersystem (intermittierend oder Mikro-Ölnebel), um ein Reißen des Schmierfilms unter hohem Druck zu verhindern und so vorzeitiges Abblättern oder Korrosion zu vermeiden.
Lastabgleich : Die Vorspannung sollte dem Schnittlastprofil des Bearbeitungszentrums entsprechen. Die richtige Vorspannung gleicht die durch die Schnittkraft verursachte Durchbiegung aus und gewährleistet so die Genauigkeit. Eine übermäßige Vorspannung bei hohen dynamischen Belastungen—wie sie in Dreh-Fräs-Anwendungen—beschleunigt die Ballermüdung und das Abblättern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine richtige Vorspannung die Steifigkeit und Bearbeitungsgenauigkeit verbessert, während eine übermäßige Vorspannung die Lebensdauer der Kugelumlaufspindel verkürzt. Daher muss die Auswahl der Vorspannungsklasse wissenschaftlich entsprechend dem Maschinentyp (vertikales/horizontales Bearbeitungszentrum, Portal, Drehfräse) und den tatsächlichen Schnittparametern festgelegt werden. Bei Auswahl- oder technischen Fragen wenden Sie sich bitte an JSWAY CNC!

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