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FAQ

Das von Bornemann weiterentwickelte Wirbelverfahren zählt zu den spanenden Fertigungsverfahren. Bei diesem Verfahren dreht sich ein gleichmäßig mit Schneiden bestückter Schneidenring schnell um das richtungsgleich langsam drehende Werkstück. Die parallelen Rotationsachsen sind bei dem Vorgang zueinander versetzt. Die Versetzung führt zu einer günstigen Spanbildung, was die Wärmeabfuhr aus dem Werkstück begünstigt und somit die Fertigung sehr präziser Gewindekomponenten ermöglicht.

Über Neigen des Wirbelringes kann die Gewindesteigung erzeugt werden. Es wird zwischen Außenwirbeln und Innenwirbeln unterschieden. Beim Außenwirbeln sind die Schneiden des Wirbelrings nach innen gerichtet, sodass das Werkstück außen bearbeitet wird. Ein Beispiel dafür sind Gewindespindeln. Beim Innenwirbeln befinden sich die Schneiden des Werkzeugs außen. Hierbei dringt das Werkzeug in die Bohrung des Werkstücks ein und bearbeitet dieses von innen. Das Prinzip ist hierbei dasselbe. Ein Beispiel für ein innengewirbeltes Teil ist eine Mutter.

Die Hauptvorteile von gewirbelten Gewinden liegen in der besseren Schmiersituation, der hohen Präzision und den vergleichsweisen geringen Herstellkosten bei kleinen Stückzahlen.

Hohe Präzision

Der von Bornemann weiterentwickelte Herstellungsprozess der Gewinde kann im Gegensatz zum Gewinderollen höhere Maßgenauigkeiten erzielen, insbesondere wenn es um die Steigungsgenauigkeit geht. Dies liegt am sauberen und gleichmäßigen Schnitt sowie daran, dass im Prozess keine Spannungen in das Material eingebracht werden. Die Oberflächenqualität von Bornemann Gewinden gleicht der von geschliffenen Gewinden und es können Steigungsgenauigkeiten von 0,03 mm auf 300 mm erzielt werden.

Bessere Schmierung

Im Gegensatz zum Drehen entsteht bei Bornemann Gewindespindeln kein Kreis sondern ein Vieleck, dessen kleine Erhöhungen wie bei einer geschabten Oberfläche nur wenige µm betragen. Dies führt zu einer spürbaren Verbesserung die Schmiersituation im Gewinde.

Denn bei den technisch sehr glatten Gewindeflanken der gerollten Gewinde wird der Schmierstoff durch Bewegung und Flächenpressung zwischen den Reibflächen mehr oder weniger schnell herausgeschoben bzw. herausgedrückt.

Anders ist es bei den leicht polygonförmigen Gewindeflanken der Bornemann Gewindespindeln: in den mikroskopisch kleinen Vertiefungen lagert sich der Schmierstoff ab und nutzt diese Vertiefungen quasi als Schmiertaschen. Dadurch sind Gewinde von Bornemann generell besser geschmiert als gerollte Gewinde.

Die bessere Schmierung vermindert das Auftreten des Stick-Slip Effekts und vermindert die Neigung zum Fressen des Gewindes.

Schmierstoffe

Verschiedene Materialien, Durchmesser & Steigungen

Der von Bornemann weiterentwickelte Herstellungsprozess ist ein sehr flexibles Verfahren welches sich schnell auf individuelle Gewindegeometrien, -größen und -längen anpassen lässt. Es können alle zerspanbaren Werkstoffe eingesetzt werden auch Exoten wie Hastelloy, Incolloy, Inconel, Monel, Titan, gehärtete Stähle, Kunststoffe oder antimagnetische Stähle können problemlos bearbeitet werden.

Geringeres Risiko von Mikrorissen

Immer mehr Kunden im Bereich der Hebetechnik verlangen, dass Hubspindeln auf Mikrorisse geprüft werden und ausschließlich rissgeprüftes Vormaterial zum Einsatz kommt.

Gewinde die durch eine Kaltumformung in die Form gepresst werden können vorhandene Mikrorisse im Vormaterial zudrücken und dadurch kaschieren. Danach sind diese Risse nicht mehr sichtbar und können auch mit den üblichen Prüfmethoden nicht detektiert werden.

Beim Herstellungsprozess von Bornemann wird die Materialfaser zerschnitten und es werden keine zusätzlichen Spannungen in das Material eingebracht. Dadurch ist auch eine nachträgliche Rissüberprüfung immer möglich und Mikrorisse können zu 100% ausgeschlossen werden.

Oberflächen der Gewindespindeln von Bornemann sind mit geschliffenen Oberflächen vergleichbar und es können Steigungsgenauigkeiten von weniger als 0,03 mm auf 300 mm erzielt werden. Außer dem kostenintensiven Gewindeschleifen erreicht kein anderes konkurrierendes Fertigungsverfahren eine derartige Präzision.

Abgesehen von der Steigungsgenauigkeit werden bei der Endenbearbeitung der Gewindespindeln sowie der Mutternbearbeitung Toleranzen im hundertstel Bereich realisiert.

Das von Bornemann optimierte Verfahren des Gewindewirbelns eignet sich besonders für Präzisionsgewinde sowie Sondergewinde, die in kleinen und mittleren Stückzahlen (< 5.000 Stück) benötigt werden. Die Schneiden für Sondergewinde können individuell und kostengünstig hergestellt werden. Beim Gewinderollen müssten dafür erst sehr teure Walzbacken hergestellt werden.

Zudem verfügen Gewinde von Bornemann über sogenannte Schmiertaschen. Diese entstehen durch den unterbrochenen Schnitt beim Herstellungsverfahren. Dabei wird auf den Gewindeflanken eine minimale Polygonform erzeugt in deren Vertiefungen sich der Schmierstoff gut absetzen kann. Dadurch sind Gewinde von Bornemann für Anwendungen in der Schwerlasthebetechnik besonders gut geeignet, da bei einem hohen Flächendruck, konstante Schmierung unerlässlich ist. Zudem sind Gewinde von Bornemann aufgrund der verbesserten Schmiersituation weniger anfällig für den Stick-Slip Effekt.

Mit dem Gewindetool, dass Sie auf unserer Seite finden, können Sie sich das benötigte Gewinde auslegen lassen. Sie erhalten eine unverbindliche Berechnung von uns. Schnell und präzise.

Der Stick-Slip Effekt ist im Prinzip ein Ruckgleiten, ein ständiges, abwechselndes Haften und Gleiten. Wenn ein System sich im haftenden Zustand befindet und in das Gleiten übergeht, kann es zum Stick-Slip Effekt kommen. Dies tritt besonders dann auf bei niedrigen Gleitgeschwindigkeiten und wenn die Haftreibung deutlich größer als die Gleitreibung ist. Ähnlich wie bei einem Erdbeben, wo sich 2 Platten verspannen und dabei Kraft aufbauen um die Haftreibung zu überwinden. Sobald diese Haftreibung überwunden ist, wird für das Gleiten viel weniger Kraft benötigt. Die überschüssige Kraft wird in Form von einem Ruckgleiten, Vibrationen und daraus folgenden Geräuschen abgebaut. Bei einem System mit Gewindespindel und Mutter hat der Effekt ähnliche Auswirkungen. Beim Anfahren ruckt das System und kann Vibrationen von sich geben, was bei einem entsprechenden Resonanzkörper einen unangenehmen teils kreischenden Ton von sich gibt. Eine knarrende Tür leidet ebenfalls unter dem Stick-Slip Effekt. Das Auftreten des Effekts ist grundlegend unerwünscht, da er den Bewegungsablauf stört und den Verschleiß erhöht. Im schlimmsten Fall kann der Effekt auch zu einer Kaltverschweißung des gesamten Systems führen. Erfahren Sie mehr zu diesem Thema.

Der Stick-Slip Effekt tritt meistens dann auf, wenn die Haftreibung deutlich größer als die Gleitreibung ist. Um den Effekt zu vermeiden ist es also notwendig die Haftreibung zu verringern. Wenn man die Formel der Haftreibung betrachtet:
FH = µH x FN
FH = Haftreibkraft oder Haftreibung
µ= Haftreibkoeffizient
FN = Normalkraft

Die Haftreibung ist das Produkt aus Normalkraft und Haftreibkoeffizient. Die Normalkraft ist die senkrecht auf den Gewindeflanken wirkende Kraft, die sich aus Eigengewicht und der Belastung (den im Gewinde herrschenden Kräften) ergibt. Diese möchte man möglichst nicht ändern.

Der Haftreibkoeffizient gibt an wie gut eine Fläche gleitet bzw. haftet. Diesen zu verringern ist der beste Weg. Dies erreicht man am einfachsten mit Schmierung der Gewindeflanken.

Bei Gewindespindeln von Bornemann gelingt dies aufgrund der Schmiertaschen und der damit konstanten Schmierung besonders gut.

Bei Gewinden spricht man vom „Fressen“ oder vom „adhäsiven Verschleiß“ wenn Mutter und Spindel sich aufgrund von mangelnder Schmierung wiederholt Verschweißen und Losreißen. Dieser Effekt tritt oft bei tribologisch hochbeanspruchten Gewindekomponenten auf wenn es einen Schmierfilmabriss gegeben hat.

In der Folge kann dies zu einer Kaltverschweißung oder Kaltpressverschweißung führen. Ein Lösen solcher gefressener oder sogar kaltverschweißter Gewinde ist nur äußerst schwer oder gar nicht mehr möglich. Selbst wenn ein Gewinde, welches gefressen hat, wieder gelöst werden kann, sind die Tragflanken meist so beschädigt, dass sie unbrauchbar sind und komplett ersetzt werden müssen.

Zu raue Gewindeflanken sind anfällig für Korrosion und erzeugen eine hohe Haftkraft, was das Fressen fördert. Ein nicht sauber entgrateter Gewindegang oder eine nicht konstante Steigung können dazu führen, dass sich das Gewinde verkeilt und somit festfrisst bzw. kaltverschweißt.

Ähnlich kann aber auch eine zu glatte Oberfläche dazu führen, dass die Gewindeflanken aufeinander „kleben“ wie zwei Glasscheiben die aneinander gepresst werden. Bei Gewinden mit sehr glatten Kontaktflächen wird der Schmierstoff herausgedrückt so, dass kein Schmierfilm mehr zwischen den Gleitelementen vorhanden ist. Dadurch berühren sich auf atomarer Ebene sehr viele Metallatome an den Grenzflächen. Insbesondere wenn diese Grenzflächen unter Druck stehen führt dies dazu, dass sich stabile Atomgitter bilden die sich nicht mehr ohne Zerstörung voneinander trennen lassen. Hier spricht man auch vom Kaltpressschweißen.

Daher neigen Gewinde die im Rollverfahren hergestellt wurden und daher sehr glatte Oberflächen aufweisen auch öfters zum „Fressen“ als Präzisionsgewinde von Bornemann.

Eine weitere Ursache ist ein unzureichender Härteunterschied zwischen Spindel und Mutter.

Zu hohe Beanspruchung kann auch zum Fressen oder sogar zum Kaltverschweißen führen.

Bei sehr hohen Temperaturen auf Grund mangelnder Schmierung und hoher Kräfte kann es daher ebenfalls zum Verschweißen der Teile kommen.

Die Ursachen des Gewindefressens in der Übersicht:

  • mangelhafte Schmierung / Schmierfilmabriss
  • ungünstige Materialpaarung
  • hohe Last (hohe Flächenpressung im Gewinde)
  • hohe Temperaturen

Die Verunreinigung von Gewindespindeln ist oftmals die Ursache von schwerwiegenden Ausfällen. Kleinste Partikel wirken wie Schleifpapier und sorgen für hohen Verschleiß oder führen zu Blockaden ganzer Spindel- Mutter Systeme. Insbesondere dann, wenn keine Faltenbälge zum Schutz der Gewindespindeln verwendet wurden.

Um im Schadensfalle so schnell wie möglich die Ursache zu identifizieren empfiehlt es sich immer einen Analyse des Schmierfetts durchzuführen um von vornherein eine Verunreinigung als Schadensursache auszuschließen.

Wir können unseren Kunden dafür ein Analyseset zuschicken mit dem ein Abstrich gemacht wird. Aus der entnommenen Probe werden dann alle Eisenpartikel, der Wassergehalt, Additive und gegebenenfalls Verunreinigungen analysiert und unsere Kunden erhalten darüber in wenigen Tagen einen detaillierten Bericht mit Handlungsempfehlungen.

Aus einem Stück im Standardbereich 6.000 und 7.500 mm. Teilweise sind Sonderwalzungen bis zu 12.000 mm möglich. Ansonsten können wir mehrteilige Spindeln herstellten. Diese werden dann verstiftet, verschraubt und verklebt. Die längste Spindel die wir so produziert haben war über 80.000 mm lang.

Wir können Gewinde bis zu einem Durchmesser von ca. Ø450 mm. Die maximalen Durchmesser hängen auch von der Verfügbarkeit des Materials und der Außenkontur der Gewindespindeln ab.

Durch eine Eigenkonstruktion eines sogenannten Hubwirbelgerätes sind wir in der Lage extrem lange Gewindemuttern sowie extrem steile Innengewinde zu fertigen. Es ist uns damit möglich Innengewinde mit einer Länge von bis zu 2.500 mm zu fertigen.

Die Steigungsgenauigkeit einer Gewindespindel definiert für welchen Zweck sie eingesetzt werden kann. Je höher die Steigungsgenauigkeit desto präziser kann der Anwendungsfall sein.

Unsere Gewindespindeln bieten eine hohe Steigungsgenauigkeit von 0,03 mm auf 300 mm. Unsere Präzisionsgewinde eignen sich daher insbesondere für Anwendungen bei denen eine hohe Positioniergenauigkeit und eine lange Lebensdauer erforderlich sind.

Die von Bornemannn beim Herstellungsprozess bewusst eingebrachten Schmiertaschen können den Schmierstoff besonders gut lagern und verteilen. Bei der Schwerlasthebetechnik ist gute Schmierung besonders wichtig, da sich bei enormen Flächendruck, die Spindel mit der Mutter verschweißen kann. Dadurch dass Schmiertaschen vorhanden sind, drückt die Gewindemutter den Schmierstoff nicht komplett weg. Zudem wird dadurch das Risiko des Stick-Slip Effekts drastisch verringert, welcher gerade bei solchen Lasten sehr starke Auswirkungen hätte.

Durch die gute Schmierung kann der Antrieb der Gewindespindel oft kleiner dimensioniert werden, da die zu überwindende Haftkraft dank der Schmierung deutlich kleiner wird. Erfahren Sie mehr zu diesem Thema.

Viele unserer Maschinen und Werkzeuge wurden von uns eigens für die Herstellung von speziellen Gewindeprofilen konstruiert und produziert. Aufgrund dieses einmalig flexiblen Maschinenparks können wir so gut wie alle uns bekannten Gewindeprofile herstellen. Dazu gehören u.A. Trapezgewinde, Sägengewinde, ACME Gewinde, Feingewinde, Metrische Gewinde, Steilgewinde, Rundgewinde, Spitzgewinde, Kreuzgewinde, Modulgewinde sowie natürlich die korrespondierenden Gewindemuttern. Darüber hinaus können wir auch kundenspezifische Flankenwinkel herstellen die auf die individuellen Bedürfnisse der Anwendung abgestimmt sind.

ACME Gewinde weisen einen Flankenwinkel von 29° auf und werden hauptsächlich im US amerikanischem Raum verwendet. In Europa hat sich das Trapezgewinde nach DIN 103 mit einem Flankenwinkel von 30° durchgesetzt. Beide Gewinde sind selbsthemmend.

Die Lebensdauer einer Gewindespindel hängt vom Anwendungsfall, der Nutzung, der Materialpaarung der Schmierung und weiteren externen Faktoren ab.

Bei den meisten Komponenten im Maschinenbau wird ein Ermüdungsschaden (= Bruch) für die Berechnung der Lebensdauer herangezogen aber bei der Ermittlung der Lebensdauer von Gleitgewinden spielt der Verschleiß die entscheidende Rolle. Die Tribologie / Reibung wird hier maßgeblich durch Schmierung und Temperatur beeinflusst (= äußere Faktoren) und Reibungskräfte lassen sich – erstaunlicherweise – bislang nicht exakt berechnen oder vorhersagen.

Daher ist es letztendlich notwendig den Verschleiß durch reale Tests zu reproduzieren. Wir haben dafür eine Methode entwickelt um den Verschleiß vieler Jahre in wenigen Wochen zu reproduzieren. Damit ist es uns auch möglich verschiedene Gewindearten und Schmierstoffe kundenindividuell miteinander zu vergleichen um die optimale Lösung zu identifizieren. Weitere Details hierzu finden Sie auch unter: www.youtube.com/watch?v=tA4qDsPSmWk. Erfahren Sie mehr zu diesem Thema.

Reversierspindeln oder Kreuzgewindespindeln mit einer Drehrichtung dienen z.B. dazu, Seile im Kranbau, Kabel in Offshore-Winden oder Garne in der Textilproduktion aufzuspulen. Ob im XXL-Format oder für kleinformatige Anwendungen, wir fertigen Kreuzgewinde bzw. Reversierspindeln nach Ihrer individuellen Zeichnung, aus jedem zerspanbaren Material auch jenseits gängiger Standardmaße.

Bei einem Mehrgängigem Gewinde sind mehrere parallel zu einander versetzte Gewinde vorhanden. Die Anzahl der Gewinde entspricht der Gangzahl. Durch die erhöhte Anzahl der eingreifenden Gewinde, kann eine bessere Kraftverteilung erreicht werden.

Zudem ist ein großer axialer Hub möglich. Daher spricht man im Falle von mehrgängigen Gewinden auch oft von Steilgewinden. Steilgewindespindeln übersetzen also eine geringe Radialbewegung in eine möglichst große Axialbewegung.

Weitere Details hierzu finden Sie auch unter: https://www.youtube.com/watch?v=qiAlDcD8s9Q&t=15s