Klaar voor installatie en zeer veerkrachtig
Bornemann-Gewindetechnik produceert al meer dan 25 jaar draadspindels en moeren voor bijna alle takken van industrie. Het zwaartepunt van de productie ligt bij de vervaardiging van kant-en-klare trapeziumschroefaandrijvingen, bestaande uit spindels en moersets voor zware hijssystemen, zoals die worden gebruikt in hijssystemen voor railvoertuigen, in de theater- en toneelbouw en in de speciale machinebouw.
Voor schroefvijzels die onder hoge belasting een vlaktedruk van meer dan 20 newton per vierkante millimeter bereiken en met zeer lage omtreksnelheden werken, is constante smering van de dragende flanken van de schroefdraadprofielen absoluut essentieel. Onvoldoende smering leidt namelijk tot verhoogde slijtage, overmatige warmteontwikkeling en ook tot het ongewenste stick-slip effect.
Stick-slip effect
Het stick-slip effect, dat ook bekend staat als het stick-slip effect, beschrijft het schokkerig glijden van vaste lichamen die tegen elkaar bewegen. Het effect treedt altijd op wanneer de statische wrijving groter is dan de glijwrijving. Afhankelijk van het tribologische systeem leidt dit tot het opwekken van trillingen die als geluid vanaf een resonant oppervlak worden uitgezonden. Het effect verdwijnt meestal zodra de wrijvingspartners van elkaar gescheiden zijn door een tussenlaag of smeermiddel. Het stick-slip effect is over het algemeen ongewenst in technische toepassingen. Negatieve invloeden veroorzaakt door het effect kunnen worden waargenomen in lagers, geleidingen in lineaire technologie of draadspillen in heftechnologie. Geluiden zoals het kraken van een deur, het piepen van spoorwegen in bochten en rammelende ruitenwissers op autoruiten zijn bekende gevolgen van dit effect.
Ralph Wuertele, Manager Application Engineering bij Klüber Lubrication: “Vooral bij zware hefsystemen kunnen ongeschikte smeermiddelen gemakkelijk leiden tot smeringstekorten die verhoogde slijtage veroorzaken en zo leiden tot voortijdige uitval van het systeem.” De reden voor defecten is vaak te wijten aan het ontwerp van de spindels zelf. Ontbrekende smeervakken op de lagerflank van het schroefdraadprofiel voorkomen dat het aangebrachte smeermiddel achterblijft wanneer de moerprofielen met een hoge oppervlaktebelasting over de spindel glijden. Of het smeermiddel wordt van de flank gedrukt of het wordt voor de moer geduwd. In beide gevallen breekt de smeermiddelfilm af, wat in eerste instantie een temperatuurstijging en een stick-slip effect met soms oorverdovende geluiden veroorzaakt en later kan leiden tot de vernietiging van de schroefaandrijving.
Draaien, rollen of wervelen?
Loodschroeven kunnen met verschillende productieprocessen worden vervaardigd. Draaddraaien en draadfrezen zijn processen die om economische redenen zelden worden gebruikt voor deze schroefaandrijvingen, terwijl draadrollen of draadwalsen wordt gebruikt om draadspindels te produceren door middel van spaanloos koud vervormen. Dit fabricageproces is zeer economisch, maar door de zeer hoge gereedschap- en instelkosten kan het meestal alleen in grote series worden gebruikt. Bovendien bevorderen gewalste draadspillen het breken van de smeermiddelfilm door het absoluut heldere flankoppervlak van de schroefdraad. De gerolde trapeziumdraad heeft een te hoge kwaliteit van het flankoppervlak door het vervormingsproces bij het stempelen of persen, waardoor er ook geen smeervakken zijn. Dit kan leiden tot het bovengenoemde stick-slip effect of smeerfilmbreuk tussen de spindel en de moer.
Het vaak genoemde argument van de langere levensduur van gewalste draadspindels kan ook niet worden bevestigd. Wirths-Werres leverde dit bewijs in een duurtest. “Zelfs na vele bedrijfsuren vertoonden de gewalste draadspindels slechts minimale slijtageverschijnselen”, legt Christian Zahn, constructeur bij Wirths-Werres, uit. Volgens Christian Zahn leiden de spanningen in het materiaal als gevolg van het wervelproces ook vaak tot kostenintensieve nabewerkingen. In het wervelproces bestaat het wervelgereedschap voor de productie van spindeldraden uit een aangedreven wervelring met een set profielgereedschappen. Het werkt in de zogenaamde enveloppe-snede, aangezien het werkstuk tijdens de bewerking binnen deze gereedschapsring draait.
De enveloppe snede begint bij de buitendiameter met een spaandikte en spaandiepte van 0 en neemt continu toe tot de berekende spaandikte en spaandiepte of schroefdraaddiepte, voordat het werkstuk weer bij 0 uitkomt. Dit produceert een zeer zachte snede met een zeer glad oppervlak. Omdat een gereedschapsset bestaat uit meerdere afzonderlijke snijkanten die na elkaar werken in een onderbroken snede, ontstaan er microscopisch kleine onderbrekingen in het werkstukoppervlak tussen de sneden, waardoor polygoonvormige, holle facetten ontstaan in het E-gebied, de smeerzakken.
Deze smeervakken zorgen voor de goede smeerfilm eigenschappen van gewervelde draadschroeven, omdat het smeermiddel niet wordt geraakt of verplaatst door de hoge oppervlaktebelastingen van de lagerflanken van de schroefdraadprofielen in de valleien van de polygonen. Als resultaat van de vergelijking van de fabricageprocessen kan worden gesteld dat, hoewel het walsen en slijpen van draadprofielen moderne fabricageprocessen zijn die voor veel toepassingen worden aanbevolen, het wervelproces dat door Bornemann Gewindetechnik wordt gebruikt de voorkeur verdient voor het gebruik van trapeziumschroeven voor schroefvijzelsystemen.