Ratgeber

Bei den meisten Instandsetzungsarbeiten wird die vertikal oder horizontal positionierte Spindel aus der Werkzeugmaschine ausgebaut. Dabei ist es von großer Bedeutung nur nach Freigabe der Maschine den Ein – und Ausbau vorzunehmen und die Sicherheitsmaßnahmen einzuhalten. Die Öl – und Kühlmittelleitungen werden zuerst getrennt bzw. zuletzt wieder verbunden.Ist ein Versand der Spindel notwendig, ist darauf zu achten, dass alle offenen Anschlüsse für Schmierung und Sperrluft durch einen geeigneten Verschluss versiegelt werden. Dadurch wird ein Eindringen von Fremdkörpern und Feuchtigkeit, die die empfindliche Präzisionslagerung schädigen können, verhindert. Der Versand sollte grundsätzlich nur in verschlossenen Kisten erfolgen, in denen die Spindel fest verkeilt wird. …

Chiron Werke GmbH & Co. KGDie Chiron Werke GmbH & Co. KG ist ein weltweit agierender Hersteller von hochpräzisen und leistungsstarken CNC-Bearbeitungszentren. Das Unternehmen hat seinen Hauptsitz in Tuttlingen, Deutschland, und blickt auf eine über 90-jährige Firmengeschichte zurück. Es gehört zu den führenden Anbietern im Bereich der Fertigungstechnik und bietet innovative Lösungen für die industrielle Bearbeitung.UnternehmensprofilChiron hat sich auf die Entwicklung und Produktion von Bearbeitungszentren spezialisiert, die sowohl in der Einzelteilfertigung als auch in der Serienproduktion eingesetzt werden können. Die Maschinen sind bekannt für ihre hohe Geschwindigkeit, Präzision und Zuverlässigkeit und werden unter anderem in der Automobilindustrie, der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt sowie im allgemeinen Maschinenbau eingesetzt.ProduktportfolioDas Produktportfolio von Chiron umfasst unter anderem:Vertikale Bearbeitungszentren: Serien wie DZ, FZ und MILL, die für verschiedene Produktionsanforderungen konzipiert sind.Multiprofile-Systeme (MPS): Für die Bearbeitung von Strangpressprofilen.Turnkey-Lösungen: Komplettlösungen, die individuell auf die Kundenanforderungen zugeschnitten werden.Automationssysteme: Ergänzungen wie Robotik und Werkstückzuführungen zur Optimierung der Produktionsprozesse.Innovation und TechnologieDie Chiron Werke zeichnen sich durch eine starke Forschungs- und Entwicklungsabteilung aus. …

Eine Drehdurchführung ermöglicht Gasen und Flüssigkeiten einen abgedichteten Übergang von festen zu rotierenden oder von zwei rotierenden Körpern. In der Werkzeugmaschinenspindel ist die Drehdurchführung oberhalb der Loslager angebracht und leitet das Kühlmittel für das Werkzeug in die Welle. Dies ist für den Bereich Nassbearbeitung Öl oder Kühlmittel auf Wasserbasis oder im Bereich der Trockenbearbeitung Luft. Bei Minimalmengenschmierung, welches eine genaue Dosierung des Kühlmittels je nach Bearbeitung und Werkstück darstellt, wird ein Öl-Luftgemisch als Kühlmittel verwendet.Die Drehdurchführung ist folglich hohen Drehzahlen und variablen Kühlmengen ausgesetzt, da sie die Medien vom stehenden Gehäuse auf die rotierende Welle überträgt. …

Encoder wandeln eine mechanische Bewegung in elektrische Signale um. Diese Umwandlung erfolgt auf optische, magnetische oder mechanische Art. Encoder werden nach der Bewegung in rotatorisch und linear unterteilt. Im Bereich der Werkzeugspindel werden zur Messung der Drehzahl rotatorische Encoder verwendet.Encoder arbeiten mit sehr kleinen (inkremental), zu zählenden oder aber absoluten Maßverkörperungen als Strichmuster, Magnetisierung oder Kontakte. Absolute Encoder weisen jedem gemessenen Wert direkt eine Position zu. Es wird kein Referenzwert benötigt und es kann nach Stillstand der Maschine direkt auf eine bestimmte Position gefahren werden.Inkremental Encoder benötigen einen Referenzwert, von dem aus alle Positionen bestimmt werden können. …

Die federnd angestellte Lagerung teilt sich, ähnlich wie bei der Fest-Loslagerung, in ein Festlager an der Werkzeugzeugaufnahme und ein Loslager am hinteren Ende der Spindel auf. Jedoch ist das Festlager nicht kraftlos verschiebbar, sondern in der Regel durch eine Federanordnung am Außenring definiert vorgespannt. Dadurch können Längenänderung aus der Erwärmung der Welle und kinematische Relativverlagerungen weitestgehend ohne Vorspannungsverlust ausgeführt werden. Der verschiebbare Außenring des Loslagers wird dabei einer sogenannten Loslagerbuchse aufgenommen. Die axiale Verschiebung wird dabei häufig durch eine Kugelführungsbuchse (Linearlager) oder einer Gleitlagerung sichergestellt. Bei hydrodynamischen Gleitlagern wird das Schmiermittel drucklos oder nur mit geringem Druck an die Kontaktstelle zwischen Welle und Lagerschale geführt. Der notwendige Schmierfilm baut sich durch Mitnahme des Öls bei der Relativbewegungder Welle und Lagerschale selbstständig auf. Haupteinsatzgebiete der hydrodynamischen Gleitlagerung sind in Feinbearbeitungsmaschinen (Dreh-und Schleifmaschinen) und im Schwerwerkzeugmaschinenbau (Pressen). Hydrostatische und Aerostatische Gleitlager halten den Schmierfilm (Öl, Luft) durch ein externes Drucksystem aufrecht.Bei der hydrostatischen Gleitlagerung werden Welle und Lagerschale durch einen dauernden Ölfilm voneinander getrennt. …

Die Fest-Fest Anordnung der Lager besitzt zwei festgesetzte Wälzlager. Die Einstellung der Vorspannkraft wird durch einschleifen von Distanzringen realisiert. Durch die feste Verspannung ergibt sich eine hohe radiale Steifigkeit, jedoch ermöglicht diese Art der Lagerung keine axiale Verschiebbarkeit, sodass thermisches Längenwachstum der Spindelwelle oder kinematischer Relativverlagerung zwischen Außen- und Innenring, nicht ausgeglichen werden kann. Eine Überhöhung bzw. Verlust der Vorspannung sind die Gefahr bei dieser Anordnung, so dass diese Art der Lagerung vor allem bei Drehmaschinenspindeln und Frässpindeln mit geringen Drehzahlen eingesetzt wird.

Bei der Fest-Losanordnung der Wälzlager wird meist das Werkzeugschnittstellenseitige Lager am Außen- und Innenring festgelegt, so dass es keine Bewegungen ausführen kann. Am anderen Ende der Welle wird ein weiteres Wälzlager auf der Spindelwelle festgelegt, wobei der Außenring im Gehäuse frei verschiebbar geführt wird. Diese Art der Lagerung eignet sich für Spindellager jedoch nur sehr bedingt, da ein Aufbringen der zwingend notwendigen Vorspannkraft auf die Spindellager nicht möglich ist.

Die richtige Inbetriebnahme bei fettgeschmierten Lagerungen bestimmt maßgeblich die Lebens- und Gebrauchsdauer und die Leistung der Spindellager. Durch einen optimalen Fettverteilungslauf werden eine Optimierung des Drehzahlkennwertes, eine Reduzierung der Betriebstemperatur im Lager, eine lange Gebrauchsdauer und eine hohe Betriebssicherheit erzielt. Während des Fettverteilungslaufs wird das Fett aus der Laufbahn verdrängt und das kontinuierlich abgegebene Grundöl kann zwischen Kugeln und Laufbahnen den zur Schmierung erforderlichen trennenden Ölfilm aufbauen.Der Fettverteilungslauf unterteilt sich in Kurzintervalle und den Dauerlauf. Zuerst werden verschiedene Drehzahlen für ½ – 1 min angefahren und darauf erfolg ca. 2 min Stillstand. Dies wird etwa 5-mal pro gewählter Drehzahl durchgeführt. Während des Stillstandes erfolgt ein Temperaturausgleich im Lager, welches schädliche Vorspannungserhöhungen innerhalb des Lagers verhindert. Drehzahlintervalle können 0,33× nmax , max 0,66 × n und max 1× n oder max 0,5 × n , max 0,75× n und max 1× n sein. Diese werden vom Spindelhersteller bzw. vom Spindellagerhersteller vorgegeben. Ein weiterer wichtiger Aspekt des Fettverteilungslaufs stellt die kontinuierliche Überwachung der Lagertemperatur und der Lagergeräusche dar, sodass bei extremer Geräuschentwicklung oder einer Gehäusetemperatur über 60°C der Fettverteilungslauf unterbrochen werden kann. …

Die Hauptspindel realisiert bei Zerspanungsmaschinen die rotatorische Schnittbewegung. Dabei kann die Schnittbewegung sowohl durch eine Rotation des Werkstücks( Drehmaschinen), sowie durch eine Rotation des Werkzeugs( Bohr- oder Fräsmaschinen) ausgeführt werden. Die Ausführung der Spindeln ist je nach Einsatzzweck, Drehzahlbereich und Entwicklungsstufe unterschiedlich. So wird je nach Maschine zwischen einer direktgetriebenen und indirekt getriebenen Spindel unterschieden. Bei direkt getrieben Spindeln wird der Motor direkt an oder auf der Spindelwelle (Motorspindel) mit der Werkzeugschnittstelle integriert. Dies hat den Vorteil, dass der Aufbau sehr verdrehsteif ist. Jedoch ist die Anforderung an denElektromotor entsprechend höher, da ein Getriebe auf diesem Weg nicht integriert werden kann.Falls ein preiswerter Standardmotor und nur moderate Drehzahlen erforderlich sind, werden häufig Riemengetriebene- bzw. …

Die HSK-Aufnahme dient zur Aufnahme von Werkzeugen (Fräser, Bohrer). Aufgrund ihrer positiven Eigenschaften bezüglich Genauigkeit und Steifigkeit weite hat die HSK-Schnittstelle nach DIN 69893 Verbreitung im Bereich der spanenden Bearbeitung gefunden. Außerdem hat ihre Eignung für hohe Drehzahlen und die Möglichkeit zum schnellen Werkzeugwechsel zu einer Vorrangstellung gegenüber der SK-Schnittstelle geführt. Seine im Vergleich zum Steilkegel deutlich höhere radiale und axiale Steifigkeit erreicht der Hohlschaftkegel durch seine Plananlage. Außerdem ist die Biegesteifigkeit eines Hohlschaftkegels weitaus größer als die von Steilkegeln oder Zylinderschäften ähnlicher Größe. …

Karl Hüller GmbHIm Jahr 1923 gründete Karl Hüller das Unternehmen Vorrichtungsbau AG in Ludwigsburg, das später in Karl Hüller GmbH umbenannt wurde. Dieses stellte Vorrichtungen, Schnitt- und Gesenkwerkzeuge, sowie Bohreinheiten her. Mit einer einzelnen Gewindeschneidmaschine begründete Hüller 1931 den zukünftigen Bau von Sondermaschinen. Noch in den 1930er Jahren begann der Bau von Rundschalttisch-Maschinen, hydraulischen Steuerungen und größerer halbautomatischer Fertigungsstraßen. Nach Beginn des Zweiten Weltkrieges wurden insbesondere Sondermaschinen für die Bearbeitung von Kurbel- und Getriebegehäusen gebaut, welche für die Ausrüstung des Heeres und der Luftwaffe benötigt wurden. Nach dem Kriege zählten unter anderem Carl Zeiss und Opel zu den Kunden, die mit Schleif- und Läppmaschinen für die Bearbeitung von Brillengläsern, beziehungsweise ganzen Transferstraßen für die Bearbeitung von Getriebegehäusen beliefert wurden. Erst 1954 wurden Standardwerkzeugmaschinen wie Konsolfräsmaschinen, Drehautomaten und Bohrautomaten in das Produktprogramm aufgenommen. Firmengründer Hüller verstarb 1965. Maschinenfabrik DiedesheimNeben der Karl Hüller GmbH ist die Maschinenfabrik Diedesheim aus dem Mosbacher Stadtteil Diedesheim ein zweites Vorgängerunternehmen von Hüller Hille, ihr Gründungsdatum wird offiziell auch als Gründungsdatum von Hüller Hille genannt. …

Eine Motorspindel ist eine direkt angetriebene Spindel, bei der sich der Motor, der üblicherweise als Drehstrom-Asynchronmotor ausgeführt ist, direkt auf der Hauptspindel zwischen den Spindellagern befindet. Der Rotor ist hierbei direkt auf die Spindelwelle aufgeschrumpft. Die durch die hohe Verlustleistung entstehende Wärme wird zum Teil über eine Flüssigkeitskühlung oder auch vereinzelt über eine Luftkühlung über den Stator abgeführt.Motorspindeln zeichnen sich gegenüber konventionellen Antrieben, die meist als Riemen- oder Zahnradgetriebe ausgeführt sind, durch eine hohe Verdrehsteifigkeit des Antriebs aus. …

**Rotor und Stator von Motorspindeln: Grundlagen und Bedeutung**Motorspindeln sind entscheidende Komponenten in Werkzeugmaschinen, die für präzise Bearbeitungsaufgaben wie Fräsen, Bohren oder Schleifen eingesetzt werden. Ein grundlegender physikalischer Aspekt, der die Funktion dieser Spindeln bestimmt, liegt im Zusammenwirken von Rotor und Stator. Dieser Aufsatz beleuchtet die Funktionen, den Aufbau und die Bedeutung dieser beiden Schlüsselelemente.**1. Der Rotor:**Der Rotor bildet den rotierenden Teil der Motorspindel und trägt das Werkzeug. Typischerweise besteht der Rotor aus hochfesten Materialien wie legiertem Stahl oder Keramik, um den Belastungen während des Bearbeitungsvorgangs standzuhalten. …

Neben der geforderten Dynamik einer Maschine, die für das Funktionieren notwendig ist, gibt es auch eine unerwünschte Dynamik. Wenn zeitveränderliche Kräfte oder aufgezwungene Bewegungen an einem aus elastischen und massebehafteten Teilen bestehenden System, einer Maschine, angreifen, stellen sich Schwingungen in diesem System ein. Bei der Spindel kann dies ein nicht ausreichend gewuchtetes Werkzeug sein. Diese Bewegungen sind zwar im Vergleich zu den geforderten Bewegungen relativ klein, sie können aber unter bestimmten Umständen gefährlichfür die Maschine sein, da sie die gesamte Maschine zu einer Schwingungsbewegung anregen. Resonanzerscheinungen, bei denen die Anregungsfrequenz der Eigenfrequenz der Maschine entspricht und damit zu einer Erhöhung der Schwingungsamplituden führt, sind eine sehr starke dynamische Belastung für eine Maschine. Auch selbsterregte Schwingungen, die durch eine maschineninterne Energiequelle aufrecht erhalten werden, stellen eine starke dynamische Belastung für eine Maschine dar. Zu starke Maschinenschwingungen können, wenn sie zu einer Überschreitung der zulässigen Spannungswerte eines Werkstoffs führen oder zu unzulässigen Verformungen, zu Schäden führen. …

Als Dienstleister rund um Maschine und Hauptspindel ermitteln wir regelmäßig, ob Fehler in der Lagerung, der Kegelgeometrie oder an der Werkzeugmaschine vorliegen. Die Möglichkeiten des Renishaw QC20 Kreisformmessgeräts sind dafür optimal und vielfältig. Ist die Konfiguration einmal erfolgt, lassen sich die Messungen immer wieder einfach durchführen. Die Ergebnisse bereiten wir grafisch auf und unterbreiten gerne Vorschläge zur messbaren Verbesserung Ihrer Maschinenleistung. Vor allem in Kombination mit der Schwingungsmessung in der Spindel entsteht ein ganzheitliches Bild Ihrer Maschine. Der Vorteil: Sie begegnen Schwachstellen und Problemen bereits in einem frühen Stadium und brauchen keinen Stillstand mehr zu fürchten.DIAGNOSE DER MASCHINENGEOMETRIE SEIT 2015Aus unserer jahrelangen Erfahrung mit Maschine und Hauptspindel wählen wir einen ganzheitlichen Zugang, um Defekte und Ausfälle sowie Spindelschäden zu diagnostizieren.Beispiele für solche Defekte sind:SchleppfehlerStick-Slip-EffekteUmkehrspielWiederholgenauigkeit MaßfehlerGeometriefehlerSchäden an der Hauptspindel der Werkzeugmaschine können beispielsweise auch durch Verschleiß der Maschinenführungen oder Losen in den Achsen zustande kommen, aber auch dem Umkehrspiel der Kugelrollspindeln geschuldet sein.Durch eine zu hohe Umkehrlose der Kugelspindeln kommt es im Bearbeitungsprozess zu Mikroerschütterungen, die immer auch Einfluss auf die Lebensdauer der Hauptspindellagerung haben.Geometrische Abweichungen, eine veränderte Dornlage oder eine Schieflage der Führungen sind allesamt mögliche Ursache für schlechte Oberflächen nach der Bearbeitung. …

Werkzeugmaschinenhauptspindeln werden weitestgehend durch Elektromotoren angetrieben. Als Alternative besteht zusätzlich die Möglichkeit des Antriebs durch einen Hydromotor.Konventionelle Maschinen älterer Bauart werden häufig von einem ungeregelten Elektromotor angetrieben, der in Folge des physikalischen Wirkungsprinzips fest mit der Netzfrequenz und Polpaarzahl an eine Drehzahl gekoppelt ist.Wenn die Spindel mehrere Drehzahlstufen erreichen soll, ist ein Getriebe zwischen Motor und Spindel erforderlich. Je nach Anforderung an den Drehzahlbereich und die Drehzahlgenauigkeit der Spindel können verschiedene Getriebeformen verwendet werden. Große Übersetzungen sowohl ins schnelle als auch ins Langsame können durch Riemenantriebe oder Planeten- oder Schneckengetriebe realisiert werden. Kleinere Drehzahlbereiche können durch Zahnradgetriebe abgedeckt werden.Ist die Abdeckung eines Drehzahlbereichs stufenlos erforderlich, erfolgt dies durch einen stufenlos regelbaren Elektromotor oder durch ein stufenloses Getriebe, oder durch eine Kombination von letzteren mit einem zusätzlichen Getriebe. Der geregelte Drehstrommotor erfordert ein Antriebsumrichtersystem. …

Inspektion ist nach DIN 31051 als „Maßnahmen zur Feststellung und Beurteilung des Istzustandes einer Betrachtungseinheit einschließlich der Bestimmung der Ursachen der Abnutzung und dem Ableiten der notwendigen Konsequenzen für eine künftige Nutzung“ definiert.Der Inspektionsvorgang umfasst die Erstellung „eines Planes zur Feststellung des Istzustandes“ und die Durchführung dieses Plans. Weiterhin werden die Ergebnisse der Istzustandsfeststellung ausgewertet und eine Fehleranalyse erstellt. Auf Basis dieser Auswertung werden über weitere Maßnahmen im entschieden. Diese schließen Instandsetzung, Verbesserung oder weitere Maßnahmen ein. Der Bereich der Spindelinspektion beinhaltet die Aufnahme von Messdaten wie Spindellaufzeit, Spindel- und Lagertemperatur oder Spindelgeräusche und deren Analyse hinsichtlich Instandhaltungs- oder Verbesserungsbedürfnissen.

Instandhaltung ist nach DIN 31051 als „ Kombination aller technischen und administrativen Maßnahmen sowie Maßnahmen des Managements während des Lebenszyklus einer Betrachtungseinheit zur Erhaltung des funktionsfähigen Zustandes oder der Rückführung in diesen, so dass sie die geforderte Funktion erfüllen kann“ definiert.Die Spindelinstandhaltung umfasst​​​​​​Wartung,Inspektion,Instandsetzungund Verbesserung.Diese Faktoren spielen in einer Wechselwirkung. Bei der Instandhaltung werden inner – und außerbetriebliche Forderungen sowie Instandhaltungsstrategien berücksichtigt und Instandhaltungsziele mit den Unternehmenszielen abgestimmt.BILDSpindelinstandhaltung wird oft unter Spindelservice als Dienstleistung angeboten. Dies umfasst beispielsweise Aus – und Einbau der Spindel, Kontrolle und Optimierung der Lagerung, Reparatur der Spindeln oder Wuchten der Spindeleinheit.Detaillierte Schritte eines Vorgehens sind folgend in einer Übersicht der Reparaturleistungen vom Spindeldoctor: Meldung des Spindel-Eingangs > automatischer Check-in Ihrer SpindelOptische EingangsprüfungElektrische EingangsprüfungPrüfung der Spindel  Geber / Messsystem / SensorikPrüfung der Rundlaufs / DornmessungÜberprüfungMotorwicklung / WicklungstestDemontage der Spindeleinheit und Reinigung der Komponenten und PräzisionsteileVermessung der Baugruppen und PräzisionsteileVermessung der Spindelwelle, des Rundlauf und des Durchmessers der LagersitzeÜberprüfung  der Lagerauslegungder Kegelgeometriedes Spanners und der Zugstangeder Spannschrägeder LöseeinheitErstellung des DemontageberichtsReinigung der KomponentenWuchten der SpindelwelleVormontage der SpindeleinheitMontage der MotorspindelFeinstwuchten der MotorspindelProbelauf und Abnahme mit mindestens 8 Stunden TestdauerErstellung einer Prüfdokumentation Probelauf:Nach erfolgreicher Instandsetzung wird Ihre Spindel bei uns mindestens 8 Stunden in einer Einlaufhülse unter Anwendung der höchsten Drehzahl getestet. …

Werkzeugspindeln werden durch Wasser (mit Korrosionsschutzmittel), Luft oder Öl gekühlt, um die Spindelkomponenten vor Überhitzung zu schützen und temperaturabhängige Werkstoffeigenschaften beizubehalten.Die Kühlmittel werden durch die Kühlwendel, ein breites gefrästes „Innengewinde“ im Gehäuse um die Motorspindel geleitet. In geeigneten Kühlgeräten wird das durch die Abwärme der Spindel erhitzte Kühlmittel gekühlt, damit dies erneut durch die Kühlwendel geleitet werden kann. Dabei ist auf die richtige Zusammensetzung des Kühlmittels zu achten da durch Korrosionseffekte eine Zerstörung oder Blockade der Kühlwendel auftreten kann.

Als Spindellager werden einreihige Schrägkugellager mit einem Druckwinkel zwischen 12° und 25° bezeichnet. Sie bestehen aus massiven Innen- und Außenringen sowie Massiv-Fensterkäfigen und sind nicht zerlegbar. Im Vergleich zu anderen Lagern lassen sie sich durch kleinere Kontaktflächen besser schmieren. Aus diesem Grund haben sich die Spindellager für die Lagerung von schnelldrehenden Hauptspindeln von Werkzeugmaschinen durchgesetzt, welche sich gegenüber herkömmlicher Schräglager in der Genauigkeit und kleinren Kontaktflächen der Kugeln auszeichnen. Um ein definiertes Abrollen der Kugeln zu gewährleisten benötigen Spindellager immer eine Vorspannung in axialer Richtung. Auf Grund gestiegener Anforderungen, besonders an die Maximaldrehzahlen, wurden Hochgeschwindigkeitslager (HS-Lager) und Hybridlager (HC-Lager) entwickelt. Hybridlager enthalten Kugeln aus Keramik, welche eine geringeren Dichte und einen höheren E-Modul als gängiger Wälzlagerstahl aufweisen. Daraus ergeben sich erhöhte Steifigkeiten bei gleicher Vorspannung. Jedoch bedingt dies auch höhere Hertz’sche Pressungen und geringere Tragzahlen, da durch die geringere elastische Verformung der Wälzkörper und Laufbahn auch eine kleinere Druckellipse in der Kontaktfläche entsteht, welche durch eine geringere Vorspannkraft reduziert werden kann. …

Die Lagerung der Hauptspindel gehört neben der Lagerung der Vorschubspindel und der Drehtische sowie den Führungen der Arbeitstische zu den wichtigsten Komponenten der Werkzeugmaschine, die Kräfte aufnehmen und übertragen. Die Spindellagerung muss die Anforderungen an  Werkzeugmaschinen erfüllen. Diese äußern sich in eine hohe Arbeitsgenauigkeit und große  Leistungsfähigkeit über lange Zeit bei niedrigen Herstell- und Betriebskosten.Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, erfüllen Spindellagerungen folgende Merkmale:Exaktes Positionieren mit geringen Vorschubkräften durch geringe Reibung und geringes RuckgleitenErhaltung der Genauigkeit über lange Zeit durch geringen Verschleiß und Sicherheit gegen FressenGeringe Lageveränderungen der geführten Bauteile durch eine hohe Steifigkeit und SpielfreiheitVermeidung von Ratterneigung der Werkzeugmaschine durch gute Dämpfung in Trag- und BewegungsrichtungenDie Spindellagerungen werden nach ihrem physikalischen Prinzip bzw. …

Die Spindellaufzeit bezeichnet die Betriebszeit der Arbeitsspindel in der Werkzeugmaschine. Die Laufzeit gibt an wie viele Stunden sich die Spindel sich im Rahmen der Bearbeitung gedreht hat, ähnlich dem Kilometerstand eines Pkws. Dadurch wird beim Verkauf der Wert der Spindel bestimmt.An der Laufzeit orientieren sich die Wartungsintervalle, da sie im Gegensatz zu Einschaltdauer die tatsächliche Belastungszeit der Spindel angibt. In den modernen Maschinen wird die Laufzeit automatisch erfasst und zur Auswertung aufgezeichnet. In der Fertigungstechnik kann die Laufzeit im Vergleich zu der Einschaltdauer gesetzt werden, um somit die Produktivität der Maschine zu beschreiben. …

Die Lebensdauer der Werkzeugspindel hängt im Wesentlichen von der Lebensdauer der Spindellager ab, den am Häufigsten von Verschleiß betroffenen Komponenten. Die nominelle Lebensdauerberechnung der Wälzlager basiert auf der Ermüdungstheorie. Während der Betriebszeiten werden die Wälzflächen der Lager durch zyklische Druckspannungen belastet, die in absehbarer Zeit zum Ausfall der Lager durch Ermüdung führen. Feuchtigkeit, Mangelschmierung oder Verschmutzung, welchen Verschleiß und Rostbildung folgen, werden bei dieser Theorie größtenteils vernachlässigt. Daher ist die Übertragbarkeit der berechneten Lebensdauer in die Praxis in der Regel nicht möglich.Neben der reinen Ermüdungsdauer ist die Berechnung der Gebrauchsdauer von hoher Bedeutung, welche die äußeren Faktoren berücksichtigt. Die Gebrauchsdauer gibt somit die Zeit an, die das Lager im praktischen Betrieb verbleiben kann. In der einer modifizierten Lebensdauerberechnung fließen daher weitere Anpassungsfaktoren wie Betriebstemperatur, Materialeigenschaften oder Schmierung mit ein, welche durch vorher bekannte Betriebsverhältnisse ermittelt werden. Es ist jedoch zu beachten, dass alle gängigen Berechnungsverfahren nur einen Anhaltswert liefern können. Die äußere Belastung aufgrund der Schnittbedingungen oder leichten Kollisionen können ein Lager weitaus früher an das Lebensende führen. …

Als Spindelantriebe werden meist Elektromotoren eingesetzt. Je nach Anforderung an die Werkzeugmaschine kann auf 3 verschiedene Arten von rotatorischen Elektromotoren zurückgegriffen werden: Der Gleichstrommotor, der Synchronmotor und der Asynchronmotor.Fremderregte Gleichstrommotoren haben im geregelten Zustand eine hohe Drehsteifigkeit unter Last und können ihre Drehzahl stark variieren. Deshalb wurden sie lange Zeit als Hauptantriebe von Werkzeugmaschinen eingesetzt. Das stillstehende Erregerfeld wird beim fremderregten Gleichstrommotor im Ständer des Motors erzeugt. Die Leiterwicklungen befinden sich auf dem Läufer des Motors und müssen daher durch Bürsten als Schleifkontakt versorgt werden, was eine Wartung des Motors erforderlich macht.Der Synchron- und der Asynchronmotor gehören zu den elektrischen Drehstrommotoren. Asynchronmotoren werden üblicherweise in Verbindung mitStufenrädergetrieben in Werkzeugmaschinen eingesetzt. Der Trend geht in die Richtung geregelte Synchronmotoren und geregelte Asynchronmotoren als Hauptantriebe zu verwenden. Beide geregelten Motorarten weisen einen großen Drehzahlbereich auf, so dass ein Schaltgetriebe meist nicht mehr notwendig ist. [DUBBEL], [WECK06]Mit dem Synchronmotor erreicht man sehr hohe Leistungsdichten. Da beim Synchronmotor die Aufgaben von Stator und Rotor im Vergleich zumGleichstrommotor vertauscht sind, verhindert man hier eine ungünstige Wärmeentwicklung and der Welle und erhält Wartungsfreiheit durch den Wegfall der Bürsten. …

Die Spindeltemperatur gibt die Temperatur der Spindel an verschiedenen Stellen an. Genaue Messungen, besonders am Innenring der Spindellager stellen aufgrund der schnellen Drehzahlen der Spindel hohe technische Ansprüche. Meistens messen Temperatursensoren im- oder außen am Spindelgehäuse und von dort aus werden die Temperaturen der Welle und der Lagerinnenringe geschätzt. Die Grenztemperaturen für die Wälzlager hängen von der Messstelle, der Art der Schmierung und der eingesetzten Käfige ab. Die maximale Motortemperatur sollte nicht zu hoch sein, um die galvanische Trennschicht zwischen den Kupferwicklungen nicht zu zerstören. Als Richtwert sollte die Temperatur nicht höher als 110°C betragen.Die Fertigungsqualität einer Werkzeugmaschine wird durch thermoelastische Verformungen der Maschinenbauteile infolge der verschiedenen Wärmequellen stark beeinträchtigt. Die Wärmequellen unterteilen sich in maschineninterne Einflüsse und thermische Umgebungseinflüsse. …