Angetriebene Muttern

Angetriebene (rotierende) Muttern mit einer stationären Spindelwelle haben verschiedene Vorteile gegenüber der normalen Konfiguration mit rotierende Spindel:

Ein Aufschwingen der Welle durch Resonanzerscheinungen ist weniger problematisch. Deswegen sind bei langen Wellen höhere Verfahrgeschwindigkeiten erreichbar, wenn die Welle nicht rotiert.
Das Recken der Welle ist einfacher, da die Reckkräfte nicht über die Lager geleitet werden müssen. Dadurch wird auch die Verlustleistung (Aufheizen der durch Reckkräfte belasteten Lager) drastisch reduziert.
Die Flüssigkeitskühlung der Spindel ist erleichtert.
Die axiale und Torsionssteifigkeit der Welle wird erhöht, da Axialkrafte und Momente an beiden Enden der Spindel in die Umgebungskonstruktion ausgeleitet werden können. Gerade bei Spindeln mit hohem Steigungs-/Durchmesserverhältnis bringt die Ausleitung von Momenten an beiden Spindelenden einen deutlichen Gewinn an Steifigkeit, der bei rotierenden Spindeln nicht erreichbar ist.

Dem stehen einige systembedingte Nachteile gegenüber:

Die Schmiermittelzufuhr in die Mutter ist erschwert, da Drehdurchführungen notwendig sind und die Zentrifugalkräfte es umöglich machen können, das Schmiermittel bis an die Kugeln und Laufbahnen zu fördern.
Die Axiallager sind relativ groß im Durchmesser und begrenzen u.U. die Verfahrgeschwindigkeit.
Direktantrieb ist nur mit Hohlwellenmotoren möglich, die hinsichtlich der Wärmeemission in die Mutter problematisch sind.

Steinmeyer hat einige technisch ausgereifte Lösungen, die z.B. durch direkte Montage des Lagers auf den Mutternkörper die Lager-Bohrungsdurchmesser minimieren und dadurch die Drehzahlgrenzen des Lagers erhöhen. Das Gewinde für die Spannmutter ist direkt in den Mutternkörper integriert. Auch für die Schmierung gibt es bewährte Lösungen (siehe Technik-Tipp auf dieser Seite).

Technik-Tipp:

Drehdurchführungen für die Schmierumittelzufuhr in eine rotierende Mutter sind problematisch, da sie (evtl. erst im Laufe der Zeit) eine Leckrate haben können, die höher ist als die normale Schmiermittel-Durchflussrate einer Kugelmutter. Ergebnis kann sein, daß das durch die Zentrifugalkräfte gegen die Welledichtungen der Drehdurchführung gedrückte Öl verloren geht und die Schmierung der Kugeln und Laufbahnen komplett ausfällt.

Als Abhilfe und zur Einsparung der Drehdurchführungen kann die Mutter durch einen Schmierkanal in der Spindel versorgt werden. Dazu wird, eventuell zusätzlich zur Kühlbohrung der Spindel, ein Tiefloch achsparallel bis zur Werkeugwechselposition der Mutter eingebracht und durch eine Querbohrung Schmiermittel in die Mutter eingespritzt, wenn sie sich gerade dort befindet. In der Regel reicht die Schmiermittelmenge dann problemlos bis zum nächsten Werkzeugwechsel.