Kugelumlaufspindel Z-Achse 3D-Drucker

Einführung

Eine Gewindespindel ist eine Art mechanische Kraftübertragung, die in Maschinen zur hochpräzisen Betätigung eingesetzt wird. Es wandelt eine Rotationsbewegung in eine lineare Bewegung um. Andere Namen für eine Leitspindel (oder Leitspindel) sind Kraftspindel und Übersetzungsspindel. Leitspindeln werden manchmal mit Gewindestangen verwechselt. Obwohl sie für das ungeübte Auge identisch aussehen könnten, sind die Gewinde einer Gewindestange viel feiner. Dadurch erhöht sich die Gefahr einer Gewindeverformung unter Belastung.

T-Leitspindel ist ein Kraftübertragungsgestänge, das in modernen Maschinen verwendet wird. Es kann mit einem kleinen Moment sehr große Kräfte erzeugen und bietet so einen großen mechanischen Vorteil. Man kann es sich wie einen Keil vorstellen, der um einen zylindrischen Stab gewickelt ist. In Anwendungen wie Spindelhubgetrieben und mechanischen Pressen wird es zur Erzeugung großer Kräfte eingesetzt. Sie finden auch Anwendung in Anwendungen, die eine äußerst präzise Bewegungsübertragung und -steuerung erfordern, wie z. B. Linearantriebe und Lineartische. Da die Gleitkontaktfläche zwischen Spindel und Mutter groß ist, weist eine Leitspindel im Vergleich zu anderen Alternativen wie Zahnradgetrieben und Kettenantrieben mehr Reibungsverluste auf. Diese Eigenschaft beschränkt den Einsatz einer Leitspindel im Allgemeinen auf leichte und mittelschwere Anwendungen.

Arbeitsprinzip
Eine Leitspindel funktioniert auf zwei Arten:
Die Welle steht still und die Kraft wird der Mutter zugeführt
Die Welle dreht sich und überträgt die Kraft auf die Mutter
Im ersten Fall wird die Mutter durch manuelle Krafteinwirkung oder einen Motor gedreht. Dadurch wird die Mutter entlang der Wellenachse gedrückt. Letztendlich wird das auf die Mutter ausgeübte Drehmoment in eine lineare Bewegung umgewandelt.

Im zweiten Fall wird die Drehbewegung der Mutter eingeschränkt und die Schraubenwelle dreht sich. Dabei bewegt sich die Mutter entlang der Schraubenachse. Dadurch wird das Drehmoment an der Schraubenwelle in eine lineare Bewegung der Mutter umgewandelt.

Komponenten
Die Leitspindel selbst ist in vielen komplexen Baugruppen ein kleines Bauteil. Aber auch eine einfache Leitspindel lässt sich in drei Hauptkomponenten/-merkmale zerlegen. Diese sind:

Schraubenschaft
Themen
Mutter
Der Schraubenschaft ist ein zylindrischer Stab mit Gewinden oder Rillen entlang seiner Länge. Aufgrund der Gewindegeometrie kann es manchmal auch als ACME-Stab, Stützstab oder Vierkantgewindestab bezeichnet werden. Die am häufigsten für Leitspindelwellen verwendeten Materialien sind Kohlenstoffstahl, Edelstahl und Aluminium. Beschichtungen auf PTFE-Basis werden häufig in rauen Umgebungen verwendet, um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten und den Bedarf an Öl und Fett zu ersparen.

Die Gewinde sind am Schraubenschaft und an der Mutter vorhanden. Obwohl es sich nicht um eine eigenständige Komponente handelt, ist die Struktur des Gewindes für die Umwandlung einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung verantwortlich. Die Außengewinde stehen in direktem Kontakt mit den Innengewinden der Mutter und greifen in diese ein.

Die Mutter ist ein relativ einfaches Bauteil, bietet jedoch für sich genommen keinen großen Nutzen. Typischerweise verfügt es über Mittel wie Gewinde- oder Durchgangslöcher, um es mit tragenden Komponenten wie einer Klemme zu verbinden. Die Klemme verbindet die Mutter mit einer Führungsschiene, begrenzt die Drehung der Mutter und lässt nur eine lineare Bewegung zu. Muttern können aus Kunststoff oder Bronze hergestellt werden, um ihnen selbstschmierende Eigenschaften zu verleihen.

Abgesehen von diesen Komponenten können für T-Gewindespindeln je nach Funktion zusätzliche Teile erforderlich sein. Um beispielsweise das Spiel zu kontrollieren, sind Präzisionsgewindespindeln mit belasteten Federn ausgestattet, die eine axiale Belastung erzeugen, um unbeabsichtigte axiale Bewegungen zu verhindern.

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