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Erweiterung des Leistungsbereiches von Spindellagern

ISBN: 978-3-940565-13-6

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Kurzübersicht

Steigende Ansprüche an Unternehmen in Hochlohnländern hinsichtlich der Effizienz ihrer Fertigungsprozesse resultieren u. a. in einer Erhöhung der Leistungsfähigkeit der eingesetzten Werkzeugmaschinen. Ein wesentlicher Entwicklungsschwerpunkt ist die Lagerung von HSC- und HPC-Werkzeugmaschinenhauptspindeln. Die vorwiegend eingesetzten hochgenauen Schrägkugellager weisen unter Einwirkung von Zentrifugalkräften, Betriebslasten und thermischen Effekten eine extreme Varianz der internen Kontakt-, Belastungs- und Abwälzbedingungen auf. [...]

Erweiterung des Leistungsbereiches von Spindellagern

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Details

Steigende Ansprüche an Unternehmen in Hochlohnländern hinsichtlich der Effizienz ihrer Fertigungsprozesse resultieren u. a. in einer Erhöhung der Leistungsfähigkeit der eingesetzten Werkzeugmaschinen. Ein wesentlicher Entwicklungsschwerpunkt ist die Lagerung von HSC- und HPC-Werkzeugmaschinenhauptspindeln. Die vorwiegend eingesetzten hochgenauen Schrägkugellager weisen unter Einwirkung von Zentrifugalkräften, Betriebslasten und thermischen Effekten eine extreme Varianz der internen Kontakt-, Belastungs- und Abwälzbedingungen auf. Die Folge sind z. B. abfallende Steifigkeitskennwerte und steigende Oberflächenpressungen im Außenringwälzkontakt.

Des Weiteren verschärft Mischreibung im Wälzkontakt beim Hoch- bzw. Herunterfahren der Spindel sowie auch bei hohen Drehzahlen die Anforderungen an die Spindellager. Der vorliegende Beitrag beschreibt Arbeiten zur Erweiterung des Leistungsbereiches von Spindellagern, die auf neuartigen Kinematikkonzepten unter Berücksichtigung von explizit für das Spindellager entwickelten PVD-Beschichtungen zur Erhöhung der Ausfallsicherheit und zur Reduzierung des Verschleißes basieren. Die neuen Lagertypen weisen drehzahlunabhängige Steifigkeitskennwerte sowie eine optimierte Lastverteilung auf. PVD-Beschichtungen ermöglichen eine drastische Verbesserung der Notlaufeigenschaften der Spindellager bis hin zum schmierstoff- und verschleißfreien Betrieb bei höchsten Drehzahlen.

Im ersten Teil der Arbeit werden zwei grundlegende Ansätze zur Neugestaltung der internen Lagergeometrie und somit zur Optimierung der Lagerkinematik vorgestellt. Die Entwicklungsarbeiten fokussieren einerseits auf so genannte Mehrpunkt-Spindellager mit einer erhöhten Anzahl an Wälzkontakten pro Kugel, andererseits auf einen Lagertyp mit zwei Wälzkontakten und drehzahlabhängiger Außenringschmiegung. Im zweiten Teil werden Optimierungsansätze für die tribologischen Bedingungen im Wälzkontakt durch eine a-C:H:W-Beschichtung der Lagerlaufbahnen erarbeitet. Die Leistungsfähigkeit der in Kooperation mit renommierten Lagerherstellern angefertigten Lagerprototypen wird auf Hochgeschwindigkeitsprüfständen sowie im Praxistest auf einer 5-Achs-Werkzeugmaschine nachgewiesen.

Zusatzinformation

Autor Spachtholz, Guido
ISBN/Artikelnr. 978-3-940565-13-6
Gewicht 0.24 kg
Erscheinungsdatum 30.07.2008
Lieferzeit 3-4 Tage
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