Gewindetechnik FAQ

Selbstverständlich. In unserem Testlabor mit über 3.800 m² werden alle unsere Produkte auf Herz und Nieren geprüft. Letztlich sollen unsere Produkte die Lebensdauer von Maschinen und Anwendungen verlängern, Wartungsarbeiten eliminieren und die Kosten senken. Für viele Ingenieure sind die Qualität und Sicherheit von Maschinenelementen, d.h. ihre Belastbarkeit und Lebensdauer, ein wichtiges Kriterium in der Entwicklung. All diese Daten sind essenziell für die Neu- und Weiterentwicklung und die Berechenbarkeit der Werkstoffe. Online bietet igus kostenlos zahlreiche Tools an, die bei der Auswahl und Kauf der richtigen Produkte helfen sollen.

Dies haben wir auch vor Markeinführung der neuen DS10x3 Abmessung getan. Schauen wir uns diesen Test einmal genauer an:

Aufgabenstellung: Verschleißanalyse der Gewindeabmessung 10×3

Getestete Gewindespindeln:
1. Wettbewerbsgeometrie Gewindespindel 10×3 & Polyoxymethylen basierte Gewindemutter
2. Trapezgewindespindel Tr10x3 & iglidur J Gewindemutter
3. dryspin Steilgewindespindel Ds10x3 & iglidur J Gewindemutter

Testparameter der Versuche:
Gewinde: Wettbewerbsgewinde 10×3 / Tr10x3 DIN 103 / Ds10x3
Gewindelänge: 20mm
Materialpaarung: 
iglidur J / 1.4021 (Wettbewerbsgeometrie)
iglidur J / 1.4301 (Trapezgewinde & dryspin DS Gewinde)        

Last: 50N      
Hub: 140mm
Drehzahl: 450U/min   
Versuchsdauer: 150.000 Zyklen

Flexibilität ist hier der Schlüssel. Wie bei allen igus Produkten streben wir danach, dem Kunden die technisch beste und dabei günstigste Lösung zu bieten. Im Gewindespindelbereich bedeutet das konkret, wenn der Kunde Bearbeitungen an der Gewindespindel benötigt, dann bieten wir ihm diese Dienstleistungen an. Das gilt für jeden Gewindetyp, den wir anbieten. Durch die individuelle Bearbeitung reduzieren wir nicht nur die Logistik, sondern auch den administrativen Aufwand für den Kunden.

Wir bieten auch ein kostenloses Konfigurationstool an: den Gewindespindel-Konfigurator. Er ermöglicht, eine komplett maßgeschneiderte Gewindespindel zu konfigurieren. Nach Abschluss der Konfiguration wird ein Preis, eine CAD-Datei und eine PDF-Zeichnung kostenfrei und unverbindlich generiert.

Durch die Verwendung des Tools können unglaublich komplexe Konstruktionen in wenigen Minuten erstellt werden, wodurch Stunden an Konstruktions- und Zeichnungszeit gespart werden.

In unserem Sortiment bieten wir drei Haupttypen von Spindeln an: Steil-, Trapez- und metrische Gewinde.

Unser Standardspindelprogramm umfasst eine riesige Auswahl an Trapezgewinden, standardmäßig in den Größen TR6x2P1 bis TR50x8. In Sonderfällen sind auch größere Abmessungen möglich.

Die Steilgewindespindeln gehören zu unserem dryspin Sortiment, das speziell für schnelle und sehr effiziente Anwendungen konzipiert ist. Es umfasst Steilgewindespindeln aus Edelstahl oder Aluminium, die in Steigungen von 2,4 mm bis 100 mm erhältlich sind.

Wir haben eine kleine Auswahl an metrischen Gewinden, die wir als unser Miniatur-Sortiment klassifizieren. Die Größen, die angeboten werden, sind M3, M4, M5, M6, M8 und M10. Diese werden typischerweise mit unserem SLN Miniatur-Gewindemodulsystem kombiniert.

Das hängt ganz von der Anwendung des Kunden ab. Typischerweise wird ein Gewindetrieb manuell von Hand oder über einen Motor angetrieben. Die Anforderungen des Kunden bestimmen, auf welche Weise die Spindel angetrieben wird. Bei einer Verpackungsmaschine kann es zum Beispiel zu seltenen Formatverstellungen kommen, je nachdem welches Produkt täglich durch die Maschine läuft. Unregelmäßige Bewegungen werden in der Regel aus Kostengründen manuell durchgeführt. Sich wiederholende Bewegungen wie z. B. Produkttransfermechanismen, die viele Zyklen pro Minute haben können, müssten dann typischerweise motorisiert werden. Sie sind ein Teil eines Prozesses, den die Maschine durchführt. igus bietet hierbei für beide Antriebsoptionen eine Lösung.

Nach DIN 103, Toleranzklasse 7e

A_e = F_axial / p_zul [mm²]

pv = p_real x v

Mit dem pv-Wert und den in den Abmessungstabellen angegebenen Flächentraganteilen lässt sich die zulässige Gleitgeschwindigkeit und daraus die Vorschubgeschwindigkeit für jede Gewindegröße ermitteln.

pv-Wert_max.[MPaxm/s] bei Verwendung von dryspin Kunststoffmuttern ohne Schmierung (bei Hub 500 mm):

• Einschaltdauer (ED) 100 % = 0,08
• Einschaltdauer (ED) 50 % = 0,2
• Einschaltdauer (ED) 10 % = 0,4

Bei sehr kurzen oder langen Hüben ist mit einem Korrektursfaktor zu rechnen.

v = n x d1 x π/ 60.000[m/s]

n = v x 1.000 x 60 / π x d1 [1/min]

s = n x P / 60.000 [m/s]

M_ta= F_axial x P / 2000 x π x η
M_te= F_axial x P x η/ 2000 x π

Die Tragfähigkeit von Trapezgewindemuttern aus Hochleistungspolymeren ist abhängig von der Flächenpressung, der Gleitgeschwindigkeit und der daraus resultierenden Temperatur. Das Temperaturverhalten wird zudem durch die Einschaltdauer sowie das gewählte Spindelmaterial und seiner spezifischen Wärmeleitfähigkeit beeinflusst.

Gleitgeschwindigkeiten der iglidur- Werkstoffe in m/s (rotierend langzeitig):

• iglidur J = 1,5
• iglidur W300 = 1,0
• iglidur A180 = 0,8
• iglidur J350 = 1,3

p_real = F_axial / A_{e real} [MPa]

Das Gewinde ist eine profilierte Einkerbung, die längs an einer um einen Zylinder gewundenen Schraubenlinie verläuft. Die Art des Gewindes wird durch die Profilform, die Steigung, die Gangzahl und die Drehrichtung definiert.

Die Steigung hingegen bezeichnet den parallel zur Achse gemessenen Abstand von zwei anliegenden und gleichlaufenden Gewindeflanken desselben Gewindeganges. Somit gibt sie den linearen Verfahrweg in mm pro Umdrehung der Gewindespindel an. Für die Maßeinheit der Steigung gilt das gleiche Prinzip wie für den Außendurchmesser.

Der Abstand zwischen den äußersten Kanten der gegenüberliegenden Gewindeflanken wird Gewindeaußendurchmesser genannt, d.h. er ist der größtmögliche Durchmesser am Gewinde. Der Außendurchmesser ist auch als Nenndurchmesser bekannt.

Der Abstand zwischen Gewindegrund, also dem tiefsten Punkt des Gewindes, bis zum gegenüberliegenden Gewindegrund ergibt den Kerndurchmesser. D.h. es ist der kleinste auftretende Durchmesser am Gewinde.

Der achsensenkrechte Abstand von zwei gegenüberliegenden Flanken, bzw. den Zwischenraum der Profil-Mittellinien, bezeichnet man als Flankendurchmesser.

Die Gewindeflanke ergibt sich durch die Verlängerung der Linie vom Gewindegrund bis zu den Zahnflanken bzw. bis zum Abschluss der Profil-Mittellinie.

Der Flankenwinkel kommt bei allen Gewinden vor. Er beschreibt den Winkel von der einen zur anderen Gewindeflanke.