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Spindelwissen


Das Spindeldoctor Spindelwissen umfasst eine Vielzahl von Themen aus der Welt der Motor- und Werkzeugspindeln. In unserer Wissensdatenbank geben die Spindeldoctoren nützliche Infos zum Beispiel zu Spindellagern, Werkzeugspannern und Spindelkühlungen.

Wer nicht fündig wird, ist herzlich dazu eingeladen, seine Frage an unsere Spindeldoctoren zu senden. Wir sind stets bemüht, all Ihre Fragen zu beantworten und unsere Wissensdatenbank mit nützlichen Informationen zu erweitern.

Themen


Hauptspindel

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. […]


Motorspindel

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 […]


Spindellager

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, […]


Spindellagerung

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. […]


Fest-Los Anordnung

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 […]


Fest-Fest Anordnung

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 […]


Federnd angestellte Anordnung

D ie 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 […]


Fettverteilungslauf

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 […]


Spindelantriebe

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 […]


Spindelmotor

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 […]


Rotor und stator

Der Rotor ist der sich drehende Teil einer Maschine. Bei elektrischen Motoren oder Generatoren wird der gesamte linear miteinander rotierende Teil der Maschine als Rotor bezeichnet. Als Stator bezeichnet man dem gegenüber den fest stehenden, nicht beweglichen Teil einer Maschine Andere Bezeichnungen für die Begriffe Rotor und Stator sind Läufer und Ständer. Je nach Motorbauform […]


Werkzeugspanner

Es gibt für Bohr- und Fräswerkzeuge diverse Standardausführungen, die je nach Funktion andere Schnittstellen aufweisen. Die Standardwerkzeuge werden in Grundaufnahmen, die maschinenseitig meist als Steilkegel oder Hohlschaftkegel ausgeführt sind und die im Prinzip als Zwischenhülse wirken, eingespannt. Die Aufnahme von Bohrwerkzeugen erfolgt über Morsekegel oder über zylindrische Schäfte in Spannzangen, die sich außerdem zur Aufnahme […]


Steilkegel-Schnittstelle (SK)

Die Steilkegelaufnahme nach DIN 69871 ist eine für den automatischen und manuellen Werkzeugwechsel geeignete Schnittstelle. In der Norm sind drei unterschiedliche Formen (A, B, C) der Steilkegelausführungen vorgesehen. Die am weitesten verbreitete Form des Steilkegels ist die nach DIN 69871 Form A mit Trapezrille und Orientierungsnut. Werkzeugsteilkegel, die keine selbsthemmende Wirkung haben, müssen durch zusätzliche […]


Hohlschaftkegel-Schnittstelle (HSK)

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 […]


Drehdurchführung

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. […]


Encoder (Kodierer)

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 […]


Spindelkühlung

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 […]


Schwingungen

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 […]


Unwucht

Bei einer ungleichförmigen Verteilung der Masse eines Körpers bezüglich seiner Drehachse spricht man von einer Unwucht. Unwuchten führen bei einer Rotationsbewegung zu Fliehkräften, Schwingungen und Geräuschen, die sich bei höheren Drehzahlen verstärkt bemerkbar machen. Von einer dynamischen Unwucht spricht man, wenn die Drehachse nicht mit einer der Hauptträgheitsachsen übereinstimmt. Eine statische Unwucht ist ein Sonderfall […]


Spindel-Instandhaltung

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, Instandsetzung und Verbesserung. Bei der Instandhaltung werden inner – und […]


Spindelwartung

Wartung ist nach DIN 31051 als „Maßnahmen zur Verzögerung des Abbaus des vorhandenen Abnutzungsvorrates“ definiert. Der Wartungsvorgang umfasst die Erstellung „eines Wartungsplanes, der auf die spezifischen Belange des jeweiligen Betriebes oder der Betrachtungseinheit abgestellt ist und hierfür verbindlich gilt“ und die Durchführung und Einhaltung dieses Plans. Der Bereich der Spindelwartung beinhaltet Aufgaben wie das Nachfüllen […]


Spindelverbesserung

Verbesserung ist nach DIN 31051 als „Kombination aller technischen und administrativen Maßnahmen sowie Maßnahmen des Managements zur Steigerung der Funktionssicherheit einer Betrachtungseinheit, ohne die von ihr geforderte Funktion zu ändern“ definiert. Der Verbesserungsvorgang umfasst ähnlich der Instandsetzung „Kalkulation, Terminplanung, Abstimmung, Bereitstellung von Personal, Mitteln und Material, Erstellung von Arbeitsplänen“ und die Durchführung der Verbesserung. Den […]


Aus- und Einbau der Spindel

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 […]


Spindellaufzeit

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 […]


Spindeltemperatur

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