Kugelumlaufspindeln sind hochpräzise Transmissionselemente, die sich durch geringe Geräuschentwicklung, hohen Wirkungsgrad und minimales axiales Spiel auszeichnen und somit für Anwendungen mit anspruchsvollen Präzisionsanforderungen geeignet sind.
Um das axiale Spiel einer Kugelumlaufspindel weiter zu minimieren, ist es gängige Praxis, die Vorspannklasse der Kugelmutter zu erhöhen.
Vorspannung bezeichnet das gezielte Einbringen einer inneren Kraft in die Kugelmutter – typischerweise durch die Auswahl übergroßer Kugeln oder den Einsatz von Distanzscheiben –, um das axiale Spiel der Kugelumlaufspindel-Baugruppe zu beseitigen oder zu reduzieren. Die Vorspannung wird üblicherweise in vier Klassen eingeteilt: P0, P1, P2 und P3. Die folgende Tabelle führt das entsprechende axiale Spiel und die Vorspannkraft für jede Klasse auf.
| Vorspannklasse | P0 | P1 | P2 | P3 |
|---|---|---|---|---|
| Axiales Spiel | Vorhanden | Beseitigt | Beseitigt | Beseitigt |
| Vorspannkraft | Keine | Keine | Leicht | Mittel |
Wie in der Tabelle dargestellt, steigt die Vorspannkraft mit einer höheren Vorspannklasse. Da eine erhöhte Vorspannkraft Reibung und Wärmeentwicklung steigert – was die Lebensdauer der Kugelumlaufspindel-Baugruppe verringert und potenziell die Motorlast erhöht –, ist es entscheidend, die geeignete Vorspannklasse basierend auf den tatsächlichen Anforderungen der Anwendung auszuwählen, um so ein Gleichgewicht zwischen akzeptablem axialem Spiel und Betriebsdauer zu finden.
Darüber hinaus muss bei der Auswahl einer Vorspannklasse auch die Genauigkeitsklasse der Spindel berücksichtigt werden. Unterschiedliche Genauigkeitsklassen entsprechen unterschiedlichen empfohlenen Vorspannklassen. Die folgende Tabelle listet die empfohlenen Vorspannklassen für Spindeln verschiedener Genauigkeitsklassen auf:
| Genauigkeitsklasse der Spindel | Empfohlene Vorspannklasse |
|---|---|
| C7 | P0–P1 |
| C5 | P2–P3 |
| Höhere Genauigkeit | P2–P3 |
Die folgende Tabelle führt die Genauigkeitsklassen der Spindel und die Vorspannklassen der von StepperOnline angebotenen Standard-Kugelumlaufspindelprodukte auf:
| Produktserie | Genauigkeitsklasse der Spindel | Vorspannklasse |
|---|---|---|
| Externer Kugelumlaufspindel-Linearschrittmotor | C7 | P0 |
| LK-Serie Kugelumlaufspindel-Antrieb | C7 | P1 |
| LG-Serie Kugelumlaufspindel-Antrieb - Staubgeschützt | C7 | P1 |