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Spindelantriebe

Motorspindelreparatur ist preiswert, erhöht aber die Stillstandszeit

26.01.2009 | Autor / Redakteur: Eberhard Jacob und Peter Manner / Reinhold Schäfer

Die Motorspindel befindet sich direkt im Fräskopf. Bild: Kessler
Die Motorspindel befindet sich direkt im Fräskopf. Bild: Kessler

Motorspindeln werden von den Herstellern der Werkzeugmaschinen oder Bearbeitungszentren von Unterlieferanten zugekauft. Kommt es zu einem Spindelschaden, wird eine Austauschspindel eingebaut, um die Ausfallzeit der Maschine gering zu halten. Die alternative Reparatur durch externe Dienstleister ist preiswerter, erfordert aber mehr Zeit.

Die Hauptspindel einer Werkzeugmaschine wird durch einen Elektromotor angetrieben. An der Hauptspindel wird das Werkzeug eingespannt und mit ihr wird die Schnittbewegung erzeugt. Dabei gibt es drei Bauarten des Hauptspindelantriebs:

  • Kopplung des Elektromotors mit einem Getriebe und Antrieb der Hauptspindel über Riementrieb (Bild 1). Der Motor ist bei dieser Bauweise thermisch von der Spindel entkoppelt. Es können Hauptspindelmotoren mit Standardmaßen eingesetzt werden. Der Riementrieb begrenzt aber Drehzahl, Steifigkeit und Dynamik des Antriebs und damit die Produktivität der Werkzeugmaschine.
  • Direkte Kopplung der Hauptspindel mit einem Hohlwellen-Motor, (Bild 2).
  • Hauptspindel mit integriertem Hohlwellen-Motor. Bei der Motorspindel (Bild 3 und 4) sitzt der Rotor des Elektromotors direkt auf der Hauptspindel. Diese Bauform wird zunehmend zum Standard bei heutigen Werkzeugmaschinen.

Die Motorspindel ist das Herz einer Werkzeugmaschine (Bild 5).

Die heutigen Anforderungen an Antriebe von Werkzeugmaschinen lassen sich wie folgt umreißen:

  • Die Drehzahl der Spindel muss an den Prozess anzupassen sein. Die Bearbeitung unterschiedlicher Werkstoffe wie Stahl oder Aluminium, unterschiedliche Bearbeitungsarten wie Schruppen oder Feinfräsen erfordern unterschiedliche Spindeldrehzahlen. Auch die Form des zu bearbeitenden Werkstücks spielt bei der Auswahl der Drehzahl eine Rolle, um unerwünschte Schwingungen und Vibrationen zu vermeiden. Früher gab man sich mit einer grobstufigen Drehzahlanpassung über Getriebestufen zufrieden. Heute werden jedoch Antriebe benötigt, die in einem weiten Bereich feinstufig in der Drehzahl eingestellt werden können.
  • Von den Spindelantrieben wird verlangt, dass sie wartungsarm sind, um die Betriebs- und Wartungskosten gering zu halten. Die Anforderungen an wartungsarme Antriebe erfüllen Drehstrommotoren in Verbindung mit Frequenzumrichtern optimal.

 

Reparatur von Motorspindeln

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