Lebensdaueroptimierung an Spindelantrieben Kunststoffspritzguss: Kugelgewindetriebe erbringen Höchstleistungen

In Japan haben sich – bedingt auch durch die Gesetzgebung – Spritzgießmaschinen mit elektrischen statt hydraulischen Antrieben sehr viel eher durchgesetzt als in Europa. Dieser Erfahrungsvorsprung hilft NSK bei der Entwicklung neuer Baureihen von Schwerlast-Kugelgewindetrieben wie ganz aktuell der Serie S-HTF. Darüber hinaus unterstützt NSK sowohl die Maschinenhersteller als auch die An-wender, wenn es um die Auswahl und Optimierung der Antriebe für Schließachsen von Spritzgießmaschinen geht.

- Die NSK-Schwerlastspindel-Baureihen HTF und S-HTF wurden eigens für die Antriebe von Spritzgießmaschinen und ähnlich hoch beanspruchte Linearantriebe entwickelt.

Viele namhafte Hersteller von Spritzgießmaschinen setzen in den Schließachsen Schwerlast-Kugelgewindetriebe von NSK ein. Dabei kommt die HTF-Serie zum Einsatz, die NSK speziell für diese und ähnliche Anwendungen wie etwa Servopressen entwickelt und 1996 erstmals vorgestellt hat. Inzwischen ist aus der Basisbaureihe eine ganze Modellpalette von Spindeln u.a. für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen (HTF-SRC) und sehr hohe Schließkräfte (HTF-SRE) entstanden. Aktuell führt NSK die Serie S-HTF im Markt ein, die sich von der Serie HTF durch nochmals höhere dynamische Tragfähigkeit und eine längere Lebensdauer unterscheidet.

Die Vorteile, die diese Baureihen den Herstellern und Anwendern von Spritzgießmaschinen bietet, lassen sich gut an einem aktuellen Beispiel aus der Beratungspraxis von NSK darstellen.

NSK wird häufig von Maschinenherstellern kontaktiert, um Ursachenforschung und dauerhafte technische Abhilfe bei Maschinenausfällen zu leisten. Ein aktuelles Beispiel: Bei den Schließachsen einer Baureihe von Spritzgießmaschinen kam es zu sehr frühen Ausfällen der Kugelgewindetriebe, obwohl diese für eine Lebensdauer von mehreren Jahren ausgelegt worden waren.

Die NSK-Experten für Lineartechnik im European Technology Center (ETC) in Ratingen untersuchten die von Marktbegleitern gefertigten Kugelgewindetriebe und konnten daraufhin das Versagensverhalten erklären: Unter hoher Last kam es zu Kontakt der Kugeln bei gegenläufiger Drehrichtung. Das führte zu Reibung und in Konsequenz zu einer Beschädigung der Kugeln – mit der Folge, dass sich ein Gemisch aus Fett und gehärtetem Stahl bildete. Dadurch ergab sich beim Überrollen eine weitere Schädigung des Bauteils, was schließlich zum kompletten Versagen der Achse führte.

Um exakt dieses Verhalten – das in der Lineartechnik bekannt ist – zu verhindern, hat NSK bei den Schwerlastspindeln der gesamten HTF-Serie schon vor Jahren die S1-Technologie eingeführt. Diese patentierte Kugelführung verhindert auch unter ungünstigen Umgebungsbedingungen den direkten Kugel-Kugel-Kontakt.

Im hier beschriebenen Fall wurden daraufhin testweise die sonst eingesetzten Bauteile gegen Kugelgewindetriebe der HTF-Serie ersetzt. Dann wurde einmal pro Woche über den Metallgehalt im Fett der Verschleiß bestimmt. Nach der – im Vergleich zum vorher eingesetzten Antrieb – doppelten Laufzeit war immer noch kein Verschleiß feststellbar. Damit ist klar: Der schädigende Einfluss ist beseitigt und nun kann die berechnete Lebensdauer der Kugelgewindetriebe erreicht oder überschritten werden. Damit zeigt sich einmal mehr die hervorragende Eignung der HTF-Spindeln für den Antrieb von Spritzgießmaschinen.

Die aktuelle Neuentwicklung der Baureihe S-HTF hat zum Ziel, die Lebensdauer dieser Antriebe nochmals zu steigern. Bei ihr sind Spindeln und Muttern erstmals aus dem Werkstoff „Tough Steel“ gefertigt, der eine optimale Kombination aus Härte und Zähigkeit bietet – mit dem Ergebnis, dass sich aus Verschmutzungen, die durch Überrollen ins Material zu Eindrücken führen, keine Risse entwickeln. Vielmehr wird die Oberfläche durch die Belastung des Überrollens wieder geglättet. Das hat zur Konsequenz, dass die S-HTF-Spindeln im Vergleich zu den HTF-Baureihen eine um den Faktor 2,2 höhere Lebensdauer und eine 1,3fach höhere dynamische Tragfähigkeit erreichen.

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