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Spindellager Mehr Leistung für die Spindel

| Autor/ Redakteur: Christian Brecher, Jens Falker und Alexander Hassis / Stefanie Michel

Die Hauptspindel und deren Lagerung zählen zu den wesentlichen Komponenten von Werkzeugmaschinen. Deshalb bearbeiten Forscher praxisnahe Fragen, um solche Systeme zu optimieren – darunter den Einsatz von Mehrpunkt-Spindellagern oder die Entwicklung von Kegelrollenlagern für den Spindeleinsatz.

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Bild 1: Die Forschung zur Wälzlagerentwicklung für Hauptspindeln zielt darauf ab, neuartige Lagertypen in diesen Spindeln einsetzen zu können.
Bild 1: Die Forschung zur Wälzlagerentwicklung für Hauptspindeln zielt darauf ab, neuartige Lagertypen in diesen Spindeln einsetzen zu können.
(Bild: RWTH Aachen)

Als Antrieb und Führung des Werkzeugs hat die Hauptspindel in Werkzeugmaschinen eine zentrale Bedeutung für die Leistungsfähigkeit der Gesamtmaschine. Eigenschaften wie die Drehzahleignung oder die Steifigkeit der Spindel wiederum hängen unter anderem stark von den eingesetzten Spindellagern ab. Neben den Entwicklungen zur Verbesserung der Drehzahleignung, die heute den zuverlässigen Betrieb Öl-Luft geschmierter-Spindellager bei n × dm = 2,5 · 106 mm/min ermöglichen, rücken heute auch das Systemverhalten der Spindel und ihrer Lager sowie neue Anwendungen, beispielsweise in Spindeln für sehr hohe Schnittkräfte, in den Fokus.

Für den Industriearbeitskreis „Spindel-Lager-Systeme“ stehen gegenwärtig vier Fragestellungen im Fokus, die mit am WZL entwickelten Prüfständen und Berechnungsprogrammen bearbeitet werden: Fettschmierung von Spindellagern bei höchsten Drehzahlen, Vibrationsverhalten von Motorspindeln, Kegelrollenlager für Hochdrehzahlanwendungen und Spindellager mit Mehrpunkt-Geometrie.

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Spindellager im Fokus des WZL

2011 wurde am Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen der durch einzelne Unternehmen finanzierte Industriearbeitskreis „Spindel-Lager-Systeme“ eingerichtet.

Die Firmen Cerobear, Chiron Werke, Dörries Scharmann Technologie, GMN Paul Müller Industrie, Klüber Lubrication, MAG IAS, NSK Deutschland, Schaeffler Technologies, SKF, SMS group, SPL Spindel und Präzisionslager, Step-Tec und Weiss Spindeltechnologie bearbeiten hier gemeinsam praxisnahe Fragestellungen zur Verbesserung des Systemverständnisses von Spindeln und Lagern sowie zur Lagerentwicklung.

Erprobung und Entwicklung von Kegelrollenlagern für den Spindeleinsatz

Im Vergleich zu konventionellen Spindellagern in Schrägkugellager-Bauform weisen Kegelrollenlager gleicher Baugröße eine höhere Steifigkeit und Tragfähigkeit auf. Aus dieser Sicht können Kegelrollenlager eine Alternative sein – vor allem für den Einsatz in Spindeln für die Schwerzerspanung, HPC-Prozesse bei mittleren Drehzahlen und hohen Lasten oder in Anwendungen mit beengten Platzverhältnissen, wo ein Kegelrollenlager mehrere Spindellager ersetzt. Begrenzend wirkt allerdings die im Vergleich zu Spindellagern sehr geringe Drehzahleignung von Standard-Kegelrollenlagern. Die aus der Literatur bekannten und von einzelnen Herstellern angebotenen Konzepte für Hochdrehzahl-Kegelrollenlager sind für den Einsatz in Hauptspindeln nur bedingt geeignet.

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