Effizienz durch das richtige Fertigungsverfahren
Bundspindeln sind ein konstruktiv unscheinbares Bauteil – und doch entscheidet die Wahl des Fertigungsverfahrens maßgeblich über die Tragfähigkeit, Oberflächengüte und Wirtschaftlichkeit. Das Kaltrollverfahren hat sich dabei als überlegen erwiesen: Es verbessert die mechanischen Eigenschaften des Gewindes, erhöht die Dauerfestigkeit und arbeitet materialsparend. Dass dieses Verfahren auch bei anspruchsvollen Sonderwerkstoffen wie Duplexstahl 1.4462 realisierbar ist, zeigt die Entwicklung einer gerollten Bundspindel Tr 16 × 2 – ein Fertigungsbeispiel, das den Spielraum des Möglichen neu vermisst.
Was eine Bundspindel ausmacht
Eine Bundspindel ist eine Gewindespindel mit integriertem Bund – einer ringförmigen Schulter, welche axiale Kräfte direkt aufnimmt und die Spindel in der Einbaulage fixiert. Diese konstruktive Besonderheit macht sie in vielen Linearantrieben zur bevorzugten Lösung, wenn Bauraum knapp ist oder Lagerstellen entfallen sollen.
Das Trapezgewinde Tr 16 × 2 ist dabei eine klassische Gewindegröße für Anwendungen mit moderaten Lasten und definierter Zustellung – präzise genug für positionierende Aufgaben, robust genug für dauerhaften Betrieb unter Last.
Bundspindel mit gerolltem Gewinde
Rollen statt Spanen: Die entscheidenden Vorteile
Das Kaltrollverfahren erzeugt ein Gewinde nicht durch Materialabtrag, sondern durch gezielte plastische Umformung. Daraus ergeben sich Vorteile, die beim Schleifen oder Wirbeln nicht erreichbar sind:
- Faserverlauf: Der Materialfaserverlauf bleibt beim Rollen erhalten und folgt der Gewindekontur. Das erhöht die Dauerfestigkeit des Gewindes deutlich gegenüber spanend hergestellten Gewindeprofilen. Das erhöht die Dauerfestigkeit des Gewindes deutlich gegenüber spanend hergestellten Gewindeprofilen.
- Oberflächenverdichtung: Die Flanken werden durch den Rollvorgang verdichtet – die resultierende Oberfläche ist glatter und verschleißbeständiger.
- Materialeinsatz: Da kein Span entsteht, wird das Rohmaterial effizienter genutzt.
- Reproduzierbarkeit: Einmal eingestellte Rollparameter liefern gleichbleibend hohe Gewindequalität über große Stückzahlen.
Für eine Bundspindel, die sowohl Gewinde als auch einen präzisen Bund vereint, ist das Rollverfahren daher nicht nur wirtschaftlich, sondern technisch die überlegene Wahl.
Die Herausforderung: Duplexstahl als Werkstoff
Dass Bundspindeln aus Standardstählen gerollt werden, ist etablierte Praxis. Anspruchsvoller wird es, wenn der Werkstoff besondere Anforderungen mitbringt. Im vorliegenden Fall war der Werkstoff 1.4462 – ein nicht rostender Duplexstahl (X2CrNiMoN22-5-3) – vorgegeben. Der Grund: Die Spindel ist für den Einsatz in einer korrosiven Umgebung ausgelegt, in der Standard-Edelstähle nicht ausreichend beständig sind. 1.4462 bietet hierfür die nötigen Eigenschaften – ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit und Resistenz gegen Spannungsrisskorrosion.
Dieser Werkstoff ist jedoch für seine schwierige Umformbarkeit bekannt. Beim Rollen zeigt sich das konkret: Die Walzkraft konventioneller Rollmaschinen reichte nicht aus, um das Material kontrolliert in die Gewindekontur zu überführen. Das Fließverhalten von Duplexstahl widersetzt sich dem Standardrollprozess.
Rollverfahren am Beispiel einer Bundspindel
Die Lösung: Prozessanpassung statt Verfahrenwechsel
Ein Wechsel auf spanende Fertigung wäre die naheliegende Reaktion gewesen – hätte aber bedeutet, die Vorteile des Rollverfahrens aufzugeben. Stattdessen haben wir den Rollprozess selbst weiterentwickelt: Ein Sonderrollensatz mit spezieller Beschichtung wurde entwickelt, der das Fließverhalten des Duplexstahls gezielt beeinflusst und die erforderliche Umformung auch bei diesem Werkstoff reproduzierbar ermöglicht.
Ergänzend wurden die Schnittparameter für das Drehen und Fräsen der Bundkontur individuell auf 1.4462 abgestimmt – Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Werkzeuggeometrie wurden so gewählt, dass Werkzeugstandzeiten und Maßhaltigkeit auch bei diesem zähen Werkstoff konstant bleiben.
Das Ergebnis ist eine gerollte Bundspindel Tr 16 x 2, welche die geometrischen Toleranzen und Oberflächengüten eines Rollprodukts erreicht – in einem Werkstoff, der diesen Prozess bisher nur eingeschränkt zuließ.
Fazit: Prozesswissen ist Voraussetzung
Ein Wechsel auf spanende Fertigung wäre die naheliegende Reaktion gewesen – hätte aber bedeutet, die Vorteile des Rollverfahrens aufzugeben. Stattdessen haben wir den Rollprozess selbst weiterentwickelt: Ein Sonderrollensatz mit spezieller Beschichtung wurde entwickelt, der das Fließverhalten des Duplexstahls gezielt beeinflusst und die erforderliche Umformung auch bei diesem Werkstoff reproduzierbar ermöglicht.
Ergänzend wurden die Schnittparameter für das Drehen und Fräsen der Bundkontur individuell auf 1.4462 abgestimmt – Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Werkzeuggeometrie wurden so gewählt, dass Werkzeugstandzeiten und Maßhaltigkeit auch bei diesem zähen Werkstoff konstant bleiben.
Das Ergebnis ist eine gerollte Bundspindel Tr 16 × 2, welche die geometrischen Toleranzen und Oberflächengüten eines Rollprodukts erreicht – in einem Werkstoff, der diesen Prozess bisher nur eingeschränkt zuließ.
