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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. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, erfüllen Spindellagerungen folgende Merkmale:

  • Exaktes Positionieren mit geringen Vorschubkräften durch geringe Reibung und geringes Ruckgleiten
  • Erhaltung der Genauigkeit über lange Zeit durch geringen Verschleiß und Sicherheit gegen Fressen
  • Geringe Lageveränderungen der geführten Bauteile durch eine hohe Steifigkeit und Spielfreiheit
  • Vermeidung von Ratterneigung der Werkzeugmaschine durch gute Dämpfung
    in Trag- und Bewegungsrichtungen

Die Spindellagerungen werden nach ihrem physikalischen Prinzip bzw. nach Art des Schmiermittels, des Schmierfilmaufbaus bzw. Kraftaufbaus eingeteilt in:

  • hydrodynamische Lager
  • hydrostatische Lager
  • aerostatische Lager
  • elektromagnetische Lager
  • Wälzlager

Wälzlagerungen stellen das am häufigsten verwendete Lagerprinzip für Spindellagerungen dar. Die Vielzahl positiver Eigenschaften der Lager, besonders der internationalen Standardisierung, der verhältnismäßig einfachen Berechnung und der einfachen Auswahl anhand von Katalogen, begründet diese Entwicklung. Jede Lagerbauart ist überwiegend nur für einen charakteristischen Anwendungsbereich geeignet. Dies erklärt sich durch die unterschiedliche Erfüllung der Einsatzforderungen nach Belastbarkeit, Steifigkeit, axialer Winkeleinstellbarkeit, erhöhter Führungsgenauigkeit und hohen Drehzahlen. Generell sind Rollenlager tragfähiger als Kugellager derselben Baugröße. Andererseits unterliegen Rollenlager Kugellagern bei kombinierter radialer und axialer Belastung und den Drehzahlgrenzen. Somit wurden speziell für den Werkzeugmaschinenbau Spindellager entwickelt, welche dem Anforderungsprofil nach hoher Laufgenauigkeit und Steifigkeit sowie geringen Reibungsmomenten gerecht werden.
In Kombination mit den Spindellagern können Zylinderrollenlager als Loslager eingesetzt werden, welches eine aufwändige Konstruktion der Loslagerstelle umgeht. Darüber hinaus weisen Zylinderrollenlager aufgrund größerer Kontaktflächen der Wälzpartner eine höhere radiale Steifigkeit auf, jedoch sind sie durch eine maximale Drehzahl von ca. 1,0 x 106 mm/min begrenzt.

Die Anordnung der Wälzlager lässt sich in drei Grundanordnungen unterteilen: Fest-Los Anordnung, Fest-Fest Anordnung, Federnd angestellte Anordnung.