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Motorspindel

Vortritt für die direkt angetriebe Spindel in Werkzeugmaschinen

| Autor/ Redakteur: Peter Klingauf und Edgar Heim / Stefanie Michel

In immer mehr Drehmaschinen kommen Motorspindeln zum Einsatz. Der Grund sind Vorteile im praktischen Betrieb: eine hochdynamische Regelung und eine höhere Werkstückgenauigkeit. Ein Vergleich der Spindelbauarten zeigt die wichtigsten Unterschiede und warum die Motorspindel gesamtwirtschaftlich günstiger ist.

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Für den Einsatz in Drehmaschinen erweisen sich Motorspindeln im Vergleich zu extern angetriebenen Spindeln häufig als kostengünstigere und leistungsstärkere Lösung. (Bild: Weiss)
Für den Einsatz in Drehmaschinen erweisen sich Motorspindeln im Vergleich zu extern angetriebenen Spindeln häufig als kostengünstigere und leistungsstärkere Lösung. (Bild: Weiss)

Spindeln sind eine der zentralen Komponenten von spanenden Werkzeugmaschinen mit großem Einfluss auf Produktivität und Qualität. Je nach Taktzeit, Werkstückgröße und -geometrie, zu bearbeitendem Werkstoff sowie Materialabtrag werden von den Drehspindeln hohe Dynamik, hohe Drehzahlen oder hohe Drehmomente gefordert. Grundsätzlich unterscheidet man zwei Spindelbauarten: Spindeln mit externem oder solche mit integriertem Antrieb (Motorspindeln).

Riemenantrieb hat Nachteile bei Werkzeugmaschinenspindeln

Bei extern angetriebenen Einheiten befindet sich der Motor außerhalb der Spindel. Die Drehmomentenübertragung von Motor zu Werkstückspindel erfolgt über zusätzliche Maschinenelemente wie Riementrieb (reibschlüssig), Kupplung oder Zahnradgetriebe (formschlüssig). Häufig wird der Riementrieb als kostengünstige Lösung favorisiert.

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Bei der Schweinfurter Weiss Spindeltechnologie GmbH betrachtet man dies jedoch differenziert, denn der technische und finanzielle Aufwand für die Erzeugung der entsprechenden Riemenspannung ist nicht zu unterschätzen – ganz zu schweigen vom Aufwand, der innerhalb der Spindel erforderlich ist, um die zum Teil enorm hohen Riemenspannkräfte abzustützen. Nachteilig wirke sich zudem der durch die Dehnung des Riemens bedingte Schlupf aus, der keine konstante Übersetzung zulässt.

Preisgünstige Motoren für extern angetriebene Werkzeugmaschinenspindeln

Kupplung und Zahnradgetriebe schneiden diesbezüglich besser ab. Doch egal, ob kraft- oder formschlüssige Antriebselemente: Hohen Drehzahlen führen aber regelmäßig zu unerwünschten Schwingungen, die sich auf das Werkstück übertragen und so die Bearbeitung negativ beeinträchtigen.

Bei externen Antriebskonzepten ist der Antriebsmotors in der Regel achsparallel zur Spindel angeordnet. Er liegt entweder über der Spindel oder direkt an deren Anschluss auf der sogenannten B-Seite. Vorteil dieser Konstruktion: Hierfür können preisgünstige Katalog- oder Serienmotoren verwendet werden, bei denen die Leistungsdichte und somit deren Größe und Masse eine untergeordnete Rolle spielen.

Motorspindeln müssen wirtschaftlichen Vergleich nicht scheuen

Bei Betrachtung einer Gesamtkostenrechnung über die Produktlebensdauer hinweg stellt die Motorspindel dennoch die günstigere Lösung dar, davon sind die Schweinfurter Spezialisten überzeugt. Bei direkt angetriebenen Spindeln entfallen die zusätzlichen Bauteile zur Kraftübertragung, die zwangsläufig ein gewisses Spiel und somit negativen Einfluss auf das Bearbeitungsergebnis mit sich bringen.

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