Falls ihr euch schon mit dem Punkt- und Linienkontakt von Wälzlagern befasst habt, wird euch einiges bekannt vorkommen. Wie bei Wälzlagern besitzen die Wälzkörper von Linearführungssystemen nämlich entweder eine Kugel- oder eine Rollenform. Dabei fällt der Kontakt mit einer Laufbahn (Wälzkontakt) bei Kugeln und Rollen durch ihre runde bzw. längliche Form unterschiedlich aus. Beim Wälzkontakt wird, ebenso wie bei Wälzlagern, in der Lineartechnik zwischen Punkt-, Flächen- und Linienkontakt unterschieden.
Punktkontakt
Der Punktkontakt charakterisiert sich durch eine kleine Kontaktfläche zwischen Kugeln als Wälzkörper und einer ebenen oder stark konvex gewölbten Fläche, dabei weist diese Kontaktfläche eine kreisförmige Struktur auf. Er kommt demnach in Linearführungssystemen vor, die keine Profilierung haben. Dies gilt zum Beispiel für Kugelbuchsen oder Kugelhülsen, bei denen die Kugeln auf einem großen Wellendurchmesser abrollen. Vorteile, die der Punktkontakt mit sich bringt, sind eine minimale Reibung sowie ein vergleichsweise geringer Schmierstoffbedarf. Die logische Folge des kleinen Wälzkontakts ist allerdings eine hohe Flächenpressung im Vergleich zum Flächen- und Linienkontakt bei gleicher Last. Deshalb können in Anwendungen mit Punktkontakt nur relativ kleine Lasten aufgenommen werden, bei vergleichsweise geringer Steifigkeit. Der Punktkontakt ist die konventionelle Art des Wälzkontakts von Kugeln als Wälzkörpern.
Flächenkontakt
Der Flächenkontakt ist – abstrakt formuliert – ein modifizierter, großer Punktkontakt und stellt eine Alternative zu diesem dar. Mit dem Ziel, die Auflagefläche zu erhöhen, werden die Laufbahnen bestimmter Linearführungssysteme, beispielsweise von Linearführungen, in einem bestimmten Radius gefertigt. Das Verhältnis von Kugeldurchmesser zum Radius der Laufbahn wird als „Schmiegung“ bezeichnet. Das bedeutet mit anderen Worten: Es werden Laufbahnen mit definierter Schmiegung anstelle von ebenen Laufbahnen verwendet, damit sich die Kugel flächig an die Laufbahn anlegt. Die üblicherweise verwendete Schmiegung ergibt eine 13-mal größere Kontaktfläche verglichen mit dem Punktkontakt, die es ermöglicht, dass sich auf jede Kugel 13-mal mehr Last aufbringen lässt. Weitere Vorteile im Vergleich zum Punktkontakt sind neben der höheren Tragfähigkeit die höhere Steifigkeit der Kugeln und die Reduzierung der Flächenpressung. Nicht zuletzt dient die bessere Kraftverteilung beim Flächenkontakt einer längeren Lebensdauer der Wälzkörper sowie des Linearführungssystems selbst.
Linienkontakt
Der Name ist Programm: Anders als bei Punkt- und Flächenkontakt ist die Kontaktfläche beim Linienkontakt linienförmig. Der Linienkontakt kommt in allen Linearführungen mit zylindrischen Wälzkörpern vor, zum Beispiel in Rollenführungen, Rollenumlaufschuhen und Flachkäfigführungen. Charakteristisch für den Linienkontakt sind die Fähigkeit zur Aufnahme höherer Belastungen als beim Punkt- und Flächenkontakt. Außerdem zeichnet er sich durch eine höhere Steifigkeit aus, hier könnt ihr euch den Wälzkörper als steife Feder vorstellen: Die Rollenführungen weisen eine deutlich höhere Steifigkeit auf als die Kugelführungen. Gleichzeitig verteilt sich die Last beim Linienkontakt auf einer größeren Fläche, weshalb die Flächenpressung bei gleicher Last kleiner als beim Punkt- oder Flächenkontakt ist.
Profile der Rollen
Das Profil der Rollen kann als zylindrisch beschrieben werden. Zwar sind die Rollen in einem ganz geringen Maße ballig geschliffen, allerdings ist der Radius so groß, dass dies kaum ins Gewicht fällt. Weil Rollenführungen – anders als Wälzlager – keinen festen Käfig haben, der verhindert, dass sich die Rollen schräg stellen, wird diese ballige Form hier verwendet, um den Effekt der Kantenpressungen zu minimieren.
Neben der Steifigkeit sind höhere Tragzahlen der entscheidende Grund für die Wahl eines Linearführungssystems mit zylindrischen Wälzkörpern. Nachteil dieser Wälzkörper im Vergleich zu Kugeln sind eine geringere zulässige Verfahrgeschwindigkeit und deutlich geringere zulässige Montagetoleranzen der Linearführungssysteme.
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