Lagerabstützung für Kugelgewindespindeln der BK-Serie

I. Kernpositionierung und Benennung

Position: Kugelgewindetrieb feste Seite (festes Ende) Standardlagergehäusebaugruppe. Wird am Ende der Spindel eingesetzt, wo eine vollständige axiale und radiale Positionierung erforderlich ist.

Interpretation der Bezeichnung:

• B: Steht typischerweise für „Lagergehäuse“.
• K: Steht für „Fest“ oder „Klamp“ (aus dem Deutschen oder aus der Branchenpraxis stammend), was auf die Kernfunktion hinweist – die Spindelwelle an diesem Ende sicher zu verriegeln.

Kernfunktionen:

• Hält bidirektionale axiale Lasten stand: Trägt die axialen Kräfte, die während der Schraubenübertragung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung entstehen.
• Hält radiale Lasten stand: Trägt das Gewicht der Spindel und mögliche radiale Kräfte.
• Bietet eine präzise axiale Positionierungsreferenz: Die Gewindewelle ist an diesem Ende starr befestigt und dient als axiale Koordinatenursprung für das gesamte Bewegungssystem.
• Ermöglicht freie Wellelagerung: Innere Lager ermöglichen eine hochdrehzahlfähige, reibungsarme Drehung der Welle.

II. Kerbaufbau und Komponenten

Eine standardmäßige BK-Lagerstütze ist typischerweise ein integriertes, einsatzfertiges Modul, das aus folgenden Komponenten besteht:

• Lagergehäuse: Meist aus Gusseisen oder Stahl gefertigt, mit Montageflansch und Zentrierhülse zur Sicherstellung der Einbaugenauigkeit.
• Schrägkugellager (paarweise): Das Herzstück der BK-Einheit. Typischerweise paarweise in einer „Back-to-Back (DB)“- oder „Face-to-Face (DF)“-Anordnung montiert, um hohe bidirektionale axiale Steifigkeit und Lastaufnahmefähigkeit zu gewährleisten. Die Lager weisen einen hohen Präzisionsgrad auf (typischerweise P4 oder P5).
• Sicherungsmutter und Sicherungsscheibe: Wird verwendet, um die Schraubwellenschulter gegen den inneren Ring des Lagers zu drücken und sie an Ort und Stelle zu fixieren, wodurch eine axiale Fixierung der Schraubwelle erreicht wird.
• Versiegelungssystem:

1. Innendichtung: Verhindert das Austreten von Lagerschmierfett zur Seite der Spindelmutter.
2. Außendichtung: Oft eine Kontakt-Lippendichtung oder Labyrinthdichtung, um das Eindringen äußerer Verunreinigungen wie Staub, Späne oder Kühlmittel zu verhindern.

• Schmiernippel: Zur periodischen Nachfüllung von Hochleistungsschmierfett.
• Vorspann-Einstellmechanismus (einige High-End-Modelle): Ermöglicht die Optimierung der Lagersteifigkeit und Temperaturerhöhung durch Einstellscheiben oder verstellbare Vorspannkraft über Gewinde.

III. Kerneigenschaften und Vorteile

• Hohe Steifigkeit und hohe Tragfähigkeit:
  Die gepaarte Schrägkugellager-Anordnung bietet optimale axiale Steifigkeit und widersteht effektiv elastischer Verformung unter Last, was entscheidend für die Sicherstellung der Systempositionierungsgenauigkeit ist.
• Standardisierung und Modularität:
  Erhältlich in verschiedenen Größen, die den Gewindespindeldurchmessern entsprechen. Der Anwender kann die Einheit sofort installieren und nutzen, ohne komplexe Schrägkugellager-Paare separat auswählen, montieren oder justieren zu müssen. Dadurch werden Konstruktions-, Beschaffungs- und Montageprozesse erheblich vereinfacht, während gleichzeitig eine konsistente Leistung gewährleistet bleibt.
• Hervorragender Verschluss:
  Das integrierte Mehrfachdichtungssystem bietet zuverlässigere Abdichtung als vom Anwender zusammengestellte Lager und eignet sich daher besonders für raue Umgebungen wie Werkzeugmaschinen und Automatisierungsanlagen, in denen Staub, Feuchtigkeit oder Kühlschmierstoffe vorhanden sind.
• Einfache Installation und gute Ausrichtung:
  Das Gehäuse ist präzisionsgefertigt, wobei die Zentrierung die Senkrechtstellung zwischen dem Lagerraum und der Montagefläche sicherstellt und somit die Ausrichtung vereinfacht.
• Lange Lebensdauer und einfache Wartung:
  Vorab mit langlebigem Schmierfett gefüllt und über die Schmiernippel einfach nachfüllbar, bietet es verlängerte Wartungsintervalle und eine unkomplizierte Bedienung.

IV. Abstimmung mit der Lagerung am gegenüberliegenden Ende (BF/FK)

Ein komplettes Kugelgewindetrieb-System muss an beiden Enden unterschiedliche Lagertypen aufweisen, um thermische Ausdehnung auszugleichen:

Festlager (Seite BK): Fixiert die axiale und radiale Position der Spindel vollständig. Wird üblicherweise auf der Antriebsmotorseite installiert.

Stütz- / Freilaufende Seite (Seite BF/FK):

• BF: "B" steht für Lagergehäuse, "F" steht für "Free" oder "Float". Es verwendet typischerweise Rillenkugellager oder Gleitbuchsen, um hauptsächlich radiale Lasten aufzunehmen, während eine geringfügige axiale Wärmedehnung der Spindel ermöglicht wird, wodurch eine Verbiegung infolge thermischer Spannungen beim Temperaturanstieg verhindert wird.
• FK: Ähnlich in der Funktion wie BF ist es ein weiteres gängiges Lagermodell mit schwimmendem Ende.

Goldene Regel: Eine Spindel muss genau ein feststehendes BK-Ende haben, das andere Ende muss ein schwimmendes BF- oder FK-Ende sein.

V. Typische Anwendungsbereiche

BK-Lagerbaugruppen sind Standardkomponenten in allen Geräten, die Präzisionskugelgewindetriebe verwenden, und finden sich universell in folgenden Anwendungen:

• CNC-Werkzeugmaschinen: Antriebsende von Kugelgewindetrieben in Vorschubachsen von Bearbeitungszentren, Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Schleifmaschinen usw.
• Industrieroboter: Spindelenden in Gelenkantrieben und linearen Bewegungsmodulen (Schieber).
• Präzisions-Automatisierungstechnik: Halbleberausrüstung, Bestückungsautomaten, Messmaschinen, Laserbearbeitungsgeräte.
• Druck- und Verpackungsmaschinen.
• Medizinische Geräte.

VI. Auswahl- und Anwendungsrichtlinien

Größenanpassung: Das Nennmodell der BK-Einheit (z. B. BK10, BK12, BK15) muss exakt mit dem Durchmesser des verwendeten Spindelwellenendes übereinstimmen.

Last- und Genauigkeitsüberprüfung: Wählen Sie Standard- oder verstärkte BK-Einheiten basierend auf der maximalen axialen Last, die die Spindel tragen wird, sowie der erforderlichen Systemsteifigkeit. Für hochpräzise Geräte sind Modelle mit hochpräzisen Lagern erforderlich.

Korrekter Einbauzustand:

• Stellen Sie sicher, dass die Spindelschulter fest gegen den Innenring des Lagers in der BK-Einheit gedrückt wird.
• Verwenden Sie einen speziellen Schlüssel, um die Sicherungsmutter bis zum empfohlenen Drehmoment anzuziehen, und nutzen Sie die Sicherungsscheibe ordnungsgemäß.

Gepaarte Verwendung: Kaufen Sie für das gegenüberliegende Ende der Spindel immer eine entsprechende BF- oder FK-Schwimmstütze dazu.

Schmierung: Vor dem ersten Gebrauch überprüfen Sie, ob die Einheit vorgefettet ist, und ergänzen Sie regelmäßig das vorgeschriebene Fett über die Schmiernippel gemäß der Wartungsanleitung des Geräts.

Die BK-Stützeinheit ist ein unverzichtbarer „Anker“ in Präzisions-Kugelgewindetriebsystemen. Sie bündelt komplexe Aspekte wie Lagerauswahl, Lagerpaarung, Vorspannung und Dichtung zu einem zuverlässigen, einfach zu handhabenden, standardisierten Funktionselement. Die richtige Auswahl der BK-Einheit sowie deren korrekte Paarung und Montage mit einer BF-Einheit ist der entscheidende erste Schritt, um eine stabile, präzise und langlebige Grundlage für das gesamte Linearbewegungssystem zu schaffen. Damit zählt sie zu den „Standardsystemen“, auf die Ingenieure bei der Konstruktion vertrauen können.