Abstreifer für Werkzeugmaschinenführungen

Abstract

Abstreifer für Werkzeugmaschinen-Führungen haben die Aufgabe Fremdstoffe daran zu hindern, in den Führungsbereich einzudringen sowie den Schmierstoff der Führung im System zu halten. Fast ohne Ausnahme wird die Lebensdauer einer Linearführung durch Kontamination oder Mangelschmierung begrenzt. In dieser Arbeit wird eine Profilform vorgestellt, welche diese Aufgaben bei Quer- bzw. Stirnabstreifern sehr gut erfüllt. Das wesentliche Merkmal dieser Profilform sind zwei kurze massive Dichtlippen mit großen Pressungsgradienten, die dem jeweiligen abzudichtenden Medium zugewandt sind. Eine gute Abstreifwirkung ist nur mit hohen Pressungsgradienten und einer ausreichenden Vorspannkraft zu erreichen. Wichtiger als die Werkstoffwahl ist die Fertigungsgenauigkeit des Profils. Hilfsmaßnahmen wie Sperrluft, Flüssigkeitsspülungen und Mehrfachanordnungen machen nur wenig Sinn. Gute Dichtergebnisse sind nur mit einem einzelnen funktionierenden Abstreiferprofil zu erreichen. Die innerhalb dieser Arbeit entwickelten Abstreiferstirnplatten haben allesamt eine wesentlich größere Wirksamkeit gegen Schmierstoffleckage und dem Eintrag von festen Fremdstoffen gezeigt als alle untersuchten handelsüblichen Abstreifer. Grundlage der Entwicklung war wieder das oben genannte Abstreiferprofil. Handelsübliche Abstreiferstirnplatten haben nur geringe Vorspannwege und damit kleine Reib- und Normalkräfte. Die für die Dichtwirkungen bekannten schädlichen Merkmale finden sich alle wieder, wie beispielsweise Keilspalte, Formaustriebe oder mangelnde Positionierung. Bei den Verschmutzungsuntersuchungen konnte gezeigt werden, wie wenig solch filigrane Dichtlippen einem massiven Verschmutzungseintrag entgegenzusetzen haben. Ein zuverlässiger Schutz vor festen Fremdstoffen ist nicht ohne den Preis erhöhter Reibkräfte zu haben. Für die geometrische Gestaltung eines Längsabstreifers gelten andere Regeln als für einen Querabstreifer. Schmierstoffleckage und Partikeleintrag konnten mit den verschiedensten Geometrien und Normalkräften verhindert werden. Die geometrische Gestaltung eines Längsabstreifers ist somit im Vergleich zur Geometrie eines Querabstreifers wesentlich unkritischer und kann hinsichtlich der Reibkräfte optimiert werden. Die als Querabstreifer bestens funktionierenden Profile lassen sich nicht als Längsabstreifer einsetzen. Die Gestaltungsregeln für Radialwellendichtringe können hier übernommen werden. Wichtige Entwicklungskriterien hierfür waren die Herstellbarkeit und eine Dichtkante, die durchgängig die abzustreifende Gegenfläche berührt.

Wipers are seals for linear guidance in machine tools and other technical installations. One task of the wiper is to avoid contamination through particles or fluids, the other task is to keep the lubricant in the tribological system of the linear guidance. If the wiper does not work correctly, the results are inconstant slides, jamming of the guidance and a loss of accuracy. The worst case is the destruction of the linear guidance. The durability of an machine tool is limited by contamination or a lack of lubricant almost with no exception. The Profile V18_9 described in /24/ is the first product of a methodical study of sealing guidances. With this new wiper profile the wiper can be made of different materials. Friction and normal forces do not vary very much if the material choice is expedient. The multiple assembly of wipers leads to the conclusion that it is not necessary to put a secound wiper in front of the operating wiper. This second wiper can actually have a bad influence on the first one. Other supporting components like air barrier seals or liquid scavengings are not convenient. Commercial wiper end plates for monorail guidance show different kinds of failures. These wiper end plates normally have a sealing profile with thin sealing lips. These sealing lips only have a small initial tension. All symptoms for non working wipers like wedge shape gaps, mould spews or poor fixing are present. But there is also an influence of the contact surface which is to wipe off. Trough holes for fixing the guidance are responsible for high contamination of foreign solids, even if they are closed by a plug. The direction of the guidance’s grooves can also lead to contamination. All of the new developed wipers show better results concerning lubricant leakage and contamination. Commercial wipers only have small initial tensions so they only have small friction and normal forces. Tests on contamination showed that these wipers are not able to keep the guidance free of foreign solids. A reliable protection against contamination cannot be accomplished without the price of increasing friction. The requirements for the production of wiper end plates for monorail guidance are higher than for plain guidance wipers concerning tolerances for shape and dimension. The more accurately the wiper was made the better were the results in view of friction, leakage and contamination. The examination of various longitudinal wiper showed, that sufficient lubrication of the sealing lips is needed. If this lubrication cannot be provided, the sealing lips will wear out. The new developed wipers did not work as longitudinal wipers because they were destroyed by an unacceptable high friction. The contamination of solids could be prevented with various geometries and normal forces. That means creating a longitudinal wiper is easier than creating a cross wiper. The Geometry can be optimised in view of the friction. The results of the examination of longitudinal wipers led to the development of new wiper geometries and binding to the cross wiper. Criteria for the development were the capability of producing this combination of longitudinal and cross wipers and a sealing edge that touches the guidance’s surface continuously.