Anfänger hat Frage zur Loslagerung

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Mark82
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Anfänger hat Frage zur Loslagerung

Beitrag von Mark82 » 01.03.2018, 08:22

Guten Morgen Schwarmhirn,

ich plane gerade eine CNC Fräse und bin etwas unsicher wegen der Loslagerung der angedachten Trapezgewindespindel.
Den entsprechenden Beitrag zur Kugelumlaufspindel habe ich gelesen:

https://cncwerk.de/forum/viewtopic.php?t=295

Die Lagerung ist ja grundsätzlich gleich (Fest/Loslager).

Ich habe das Prinzig so verstanden, dass man eine Seite in Längsrichtung fixiert (Festlager), damit sich die Welle nicht in Achsrichtung bewegt und eine Seite in Längsrichtung nicht fixiert (Loslager), damit sich die Welle ausdehnen/zusammenziehen kann, ohne dass Spannungen auftreten.

Auf der Festlagerseite ist das klar:
Festlager (inkl. Fetlagergehäuse) bis zum nächsten Wellenabsatz auf das Festlager schieben. Auf die Seite, die durch das Festlager geschoben wurde, eine Spindelmutter ausfschrauben. Wenn man das Festlager an der Maschine festschraubt, kann man die Welle noch drehen, aber nicht in Längsrichtung bewegen.

An der Loslagerseite habe ich jetzt das Trapezgewinde und einen abgedrehten Absatz am Ende.
Über den abgedrehten Absatz schiebe ich das Loslager (inkl. Gehäuse) und schraube dieses Lager fest an die Maschine.

Ist es jetzt so, dass das eigentliche Lager fest auf der Welle ist und im Lagergehäuse "wandert"?
Wieviel Spiel zum Wandern sollte ich für dieses Lager vorsehen?

In meinem konkreten Fall wäre es diese Trapezgewindespindel:

https://www.dold-mechatronik.de/Trapezg ... 620A-L1000
oder
https://www.dold-mechatronik.de/Trapezg ... 620B-L1000

Die Spindel ist total 1042 bzw. 1052 mm lang.
Der Absatz fürs Lager ist 9 mm breit.

Das passende Lager scheint dieses zu sein:
https://www.dold-mechatronik.de/Rillenk ... -10x30x9mm

Hinter das Lager kommt noch ein Sicherungsring:
https://www.dold-mechatronik.de/DIN-471 ... -blank-A10

Das "Problem" an der Sache ist, dass ich das Lagergehäuse selber machen möchte und jetzt unsicher bin, wie dick das Gehäuse, also die 30 mm Durchgangsbohrung für das Lager (es hat 30 mm Aussendurchmesser) sein muss.
Reicht es, wenn ich das Gehäuse 10 mm tief mache und das Lager bei Zimmertemoeraturen (ca. 22 Grad) so einsetze, dass es zu beiden Enden des Lagergehäuses 5 mm Spiel hat?

Ich kann überhaupt nicht einschätzen, wie viel sich so eine Spindel ausdehnt.

Hier gibt ein Datenblatt:
http://www.wst-center.de/fileadmin/user ... /11730.pdf

Der Wärmeausdehnungskoeffizient beträgt von 20-100 °C: 11,0 x 10^-6 m/(m x K)

Ich rechne damit, dass es bei mir im Keller maximal 50 °C Temperaturunterschied vom kältesten Wintertag bis zum heißesten Sommertag gibt.
50 °C Temperaturunterschied sind 50 K Temperaturunterschied.

11,0 * 10^-6 m / (m x K) x 50 K x 1,052 m
= 0,5786 mm

Demnach würde sich die ganze Welle knapp 0,6 mm ausdehnen, wenn es 50 °C wärmer wird.
Da reicht dann auch ein Lagergehäuse, was auf jeder Seite 0,3 mm breiter ist, also 9,6 mm insgesamt.
10 mm Material wäre problemlos beschaffbar.

Segnet ihr das ab oder nicht?
Wenn nein: bitte Empfehlungen geben, wieviel Spiel man einplanen sollte.

Ich bin deswegen unsicher, weil Dold als passendes Loslager dieses angibt:
https://www.dold-mechatronik.de/Loslage ... stem-1620B

Da ist das Lagergehäuse 20 mm breit, das Lager ist (siehe oben) 9 mm.
Es hätte also 5,5 mm Spiel zu jeder Seite...

Gruß an alle,
Mark

Lars
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Re: Anfänger hat Frage zur Loslagerung

Beitrag von Lars » 01.03.2018, 09:19

Deine 50K bzw. die 0,6 mm sind eh schon reichlich. Beim Loslager wird sich üblicherweise auch die Spindel gegen Innenring verschieben, und nicht der Außenring gegen Loslagergehäuse. Wie breit das Loslagergehäuse ist, ist egal, Hauptsache das Lager fällt nicht raus und es lässt sich befestigen.

Also einfach die Spindel ins Lager stecken, nicht auf Anschlag, und dann getrost vergessen.

bernd55
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Re: Anfänger hat Frage zur Loslagerung

Beitrag von bernd55 » 01.03.2018, 09:21

Hallo Mark,

also bei mir sind beide Lager fest mit der Maschine verbunden. Auf der Loslager Seite wird das Spindelende halt nur in das Lager gesteckt und nicht befestigt. Somit bewegt sich das Spindelende im Innenteil des Lagers auf der Loslager Seite.
Aber prinzipiell frage ich mich wieso du bei den heutigen KUS Preisen noch Trapezspindeln verbauen willst? Gibt es Platzprobleme mit der Mutter?
Selbst die schlechteren KUS aus der Bucht sind so genau und laufen so effizient, dass du schon einiges an Geld und Hirnschmalz investieren musst um da eine präzisere Lösung auf Trapezspindel basis zu realisieren.

Gruß
Bernd

Mark82
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Re: Anfänger hat Frage zur Loslagerung

Beitrag von Mark82 » 01.03.2018, 09:47

Danke euch beiden für die Antworten!

@ Lars: was meinst du damit: "Beim Loslager wird sich üblicherweise auch die Spindel gegen Innenring verschieben"?

Was ist mit Innenring gemeint?

@ Bernd: In der Spindel ist am Loslager eine Nut. Ich bin davon ausgegangen, dass da ein Sicherungsring drauf kommt. Wenn das Lager dann axial nicht im Gehäuse fest ist, funktioniert es auch. Für mich ist das einfacher, weil ich nur eine 30 mm Durchgangsbohrung in das Lagergehäuse machen muss und das Lager nicht weiter im Gehäuse fixieren muss. Die Sicherung auf der Spindel kostet ja fast nichts.

Ich habe keinerlei Platzprobleme. Ob KUS oder Trapezgewindespindel habe ich noch nicht entschieden. Bei der Lagerfrage ist es aber der identische Sachverhalt.

Habt ihr eine gute Quelle für 16x6 KUS?
Ich brauche ~ 1000 mm Länge

Lars
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Re: Anfänger hat Frage zur Loslagerung

Beitrag von Lars » 01.03.2018, 10:23

Eine Kugellager hat einen Innenring (der ist innen), und einen Außenring (der ist außen). Dazwischen laufen die Kugeln. Der Außenring wird oft ins Gehöuse geklebt oder gepresst oder geklemmt, und die axiale Verschiebbarkeit im Loslager kommt dann daher, dass die Welle im Innenring rutschen kann.

Mark82
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Re: Anfänger hat Frage zur Loslagerung

Beitrag von Mark82 » 01.03.2018, 10:31

Achso, ich habe bei Innenring nicht an das Lager gedacht. Sorry.

Schau dir bitte mal dieses Bild der Spindel an:

https://www.dold-mechatronik.de/media/i ... 1000~2.jpg

Der zweite Wellenabsatz von links hat einen Durchmesser von 9,6 mm und ist 1 mm breit.
Rechts davon ist ein 9 mm breiter Absatz mit 10 mm Durchmesser.
Dieses Lager passt genau auf den 9x10 mm Absatz:
https://www.dold-mechatronik.de/Rillenk ... -10x30x9mm

Ich bin davon ausgegangen, dass man erst das Lager auf die Spindel schiebt und es dann mit diesem Sicherungsring auf dem 1x9,6 mm Absatz sichert:
https://www.dold-mechatronik.de/DIN-471 ... -blank-A10

Dann kann sich die Spindel nicht relativ zum Lager (bzw. zu Innenring) bewegen.

Oder ist das keine gute Idee, weil sich dann evtl Innen- und Außenring des Lagers relativ zueinander bewegen?

KarlG
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Re: Anfänger hat Frage zur Loslagerung

Beitrag von KarlG » 01.03.2018, 10:33

Moin,

es gibt 2 verschiedene Ansätze fürs Loslager:
1. Lager fest in Lagerbock oder Gehäuse und der Wellenstumpf der Spindel hat leichtes Spiel im Lagerinnenring.
2. Lagerinnenring wird auf der Spindel befestigt (Sprengring) und das komplette Lager bewegt sich im Lagerblock.

2. wird von der üblichen BK/BF-Lagerung benutzt; persönlich arbeite ich mit 1.

Gruss
Karl

Mark82
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Re: Anfänger hat Frage zur Loslagerung

Beitrag von Mark82 » 01.03.2018, 10:44

Danke. Ich entscheide mich dann für 2., da:

- die Spindel die Nut für den Sprengring schon hat.
- ich als Lagergehäuse einen Block an die Maschine schrauben kann, in den ich ein 30 mm Durchgangsloch bohre. Auf eine Befestigung des Lagers mit Absatz und Nut kann ich dann verzichten. Für mich ist das viel einfacher zu fertigen.

fliegerkind
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Re: Anfänger hat Frage zur Loslagerung

Beitrag von fliegerkind » 01.03.2018, 15:00

Die Methode 2 muss man halt genau erwischen. Da schiebt immerhin der harte Stahl des Kugellagers auf weiches Aluminium. Aluminium ist schlecht gleitfähig und das Kugellager wird bei viel Bewegung Riefen ins Alu reinschaben. Nach einiger Zeit läuft die Konstruktion dann Gefahr, dass sich das Kugellager in der Lagerschale durchdreht - ok, dann kann man es noch immer einkleben. Auch ist das Ausdehnen wiederum nicht immer überzubewerten, z.B. wenn man nicht gerade in einer kalten Garage arbeitet und jedesmal einheizen muss. Falls ich Methode 2 mache, setze ich ins Alu immer einen Messingring ein. Messing hat gute Gleiteigenschaften bei niedrigem Verschleiß und man kann das Wunschmaß leichter genau erreichen.

Siehe hier:
https://www.youtube.com/watch?v=VplXsNL ... e=youtu.be

Deswegen erscheint mir, vor allem, wenn man wenig Werkzeug und Equipment hat, die Methode 1 einfacher.

Mark82
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Re: Anfänger hat Frage zur Loslagerung

Beitrag von Mark82 » 01.03.2018, 15:36

Ich danke auch dir.

Oben habe ich ausgerechnet, dass die Spindel etwas unter 0,6 mm Bewegung in Längsrichtung wegen der Temperaturausdehnung hat.
Bis da Riefen zwischen Lager und Gehäuse entstehen, bin ich längst tot.

Bei Methode 1 scheitert es bei mir am Werkzeug. Ich habe eine Bohrmaschine mit Bohrständer und einen Dremel.

Mit beidem traue ich es mir nicht zu, in ein würfelförmiges Werkstück ein etwa 15 mm tiefes Loch mit 30 mm Durchmesser zu bohren und dann eine Nut für einen Sicherungsring anzubringen (damit das Lager fest ist). Die Nut ist das Problem.

Ich habe mir bislang überlegt, das Loslagergehäuse auf den Maschinenrahmen zu schrauben.
Als Lagergehäuse reicht dann eine 12mm starke HPL Platte mit 30 mm Bohrung.
Wenn das Lager mitten drin steckt, hat es zu jeder Seite 1,5 mm Luft.
Das müsste locker reichen.

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