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Spindeln - Hauptspindel

Lagerung der Hauptspindel

Auszug aus
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal, Karsten Schwarz

CNC-Handbuch

02/2017, 821 Seiten, € 32,00
ISBN: 978-3-446-45173-5
Seite 244-245

Die Lagerung hat die Aufgabe, die Hauptspindel hochgenau zu führen und die Bearbeitungskräfte aufzunehmen. Bei hohen Zerspankräften und geringen Drehzahlen müssen die Lager eine hohe Steifigkeit vorweisen. Bei sehr hohen Drehzahlen hingegen muss die Lagerung besonders den thermischen und dynamischen Betriebsbedingungen gerecht werden.

Die Lagerung einer Hauptspindel hat die Aufgabe, diese hochgenau zu führen und die Bearbeitungskräfte aufzunehmen. Abhängig von den geforderten Prozessparametern variieren die Lagerauswahl und deren Anordnung. Den Großteil der eingesetzten Lager stellen Wälzlager dar.

Für Spindeln in Werkzeugmaschinen werden bei Wälzlagern fast ausschließlich erhöhte Genauigkeitsklassen verwendet. Hauptsächlich die Bauarten Schrägkugellager, Radial-Schrägkugellager, Spindellager (mit Druckwinkel 15 und 25°), zweiseitig wirkende Axial-Schrägkugellager, Radial- und Axial-Zylinderrollenlager sowie gelegentlich Kegelrollenlager. Je nach den geforderten Leistungsdaten einer Werkzeugmaschine wird die Lagerung mit Kugel- oder Rollenlagern nach den Kriterien Steifigkeit, Reibungsverhalten, Genauigkeit, Drehzahleignung, Schmierung und Abdichtung konstruiert und ausgelegt. Abhängig vom Drehzahlbereich kommen bei Wälzlagern unterschiedliche Materialien wie Stahl und Keramik zum Einsatz. Bei extremen Anforderungen an Laufgenauigkeit und Dämpfung werden darüber hinaus hydrodynamisch oder hydrostatisch gelagerte Spindeleinheiten eingesetzt. Aus einer Vielzahl möglicher Werkzeugmaschinenlagerungen haben sich einige charakteristische Lageranordnungen herausgebildet, die sich im Werkzeugmaschinenbau bewährt haben.

Stehen hohe Zerspankräfte und geringe Drehzahlen im Vordergrund, müssen die Lager eine hohe Steifigkeit vorweisen und die Spindel radial und axial genau führen. Durch große Wellen- und Lagerdurchmesser wird dies erreicht. Eine starre Lageranstellung mit entsprechend eingestellter Vorspannung erzeugt die gewünschte Genauigkeit. Bei Anforderungen an sehr hohe Drehzahlen hingegen muss die Lagerung besonders den thermischen und dynamischen Betriebsbedingungen gerecht werden. Besonders geeignet sind Hybrid-Spindellager mit Keramikkugeln. Die Lagerpaare sind antriebs- und abtriebsseitig über Federn mit definierter Vorspannung gegeneinander angestellt. Dies ermöglicht eine zwanglose Kompensation der axialen Längsdehnung durch thermische und dynamische Einflüsse. Optionale Kugelbüchsen unterstützen die radiale Steifigkeit zusätzlich. Bei vorschriftsmäßigem Betrieb der Spindelkühlung, Einhaltung der zulässigen Lagerbelastung und Berücksichtigung der maximal erlaubten Umgebungstemperatur im Betriebszustand ist gewährleistet, dass die zulässige Lagertemperatur nicht überschritten wird.

Auszug aus
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal, Karsten Schwarz

CNC-Handbuch

02/2017, 821 Seiten, € 32,00
ISBN: 978-3-446-45173-5
Seite 244-245
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