Die Hauptspindel ist von entscheidender Bedeutung für die Leistungsfähigkeit ei-ner Werkzeugmaschine zur Fräsbearbeitung. Wegen der bezogen auf den Bau-raum deutlich höheren Steifigkeit und Tragfähigkeit können Kegelrollenlager in Anwendungen mit sehr hohen Schnittlasten oder engen Bauraumbeschränkungen eine Alternative zu Schrägkugellagern darstellen. Die heute verbreitet verfügbaren Kegelrollenlager sind hierfür wegen ihrer geringen Grenzdrehzahlen in den meis-ten Fällen ungeeignet; weiterhin ist das Verhalten von Kegelrollenlagern bei hohen Drehzahlen noch nicht ausreichend erforscht.
Eine Analyse des verfügbaren Wissens zeigt die Defizite bestehender Konzepte von Hochdrehzahl-Kegelrollenlagern bezüglich deren Eignung für den verbreiteten Einsatz in Hauptspindeln sowie bei den bekannten Berechnungsverfahren.
Hier wird eine Methode vorgestellt, mit der sich insbesondere die Gesamtlagerstei-figkeit sowie die Lasten und Geschwindigkeiten in den Wälzkörper-Ring-Kontakten von Kegelrollenlagern rechnerisch bestimmen lassen. Durch die Übertragung und Anpassung eines Kontaktmodells und Formeln zur Geschwindigkeits- und Schlupfberechnung aus anderen Bereichen der Lagertechnik wird es möglich, bei der Berechnung quasi beliebige Kontaktgeometrien und drehzahlbedingte Effekte zu berücksichtigen. Die Berechnungsmethode ist geeignet, in eine bestehende Si-mulationsumgebung für Welle-Lager-Systeme eingebunden zu werden.
Unter Nutzung dieser Methoden zeigt sich, dass Kegelrollenlager grundsätzlich für den Einsatz bei hohen Drehzahlen geeignet sind: Es treten keine drehzahlbeding-ten mechanischen Überlastungen der Wälz- und Gleitkontakte oder nachteilige Än-derungen der Lagereigenschaften auf.
Für ein mit diesen Methoden und mittels mathematischer Optimierung entwickeltes Hochdrehzahl-Kegelrollenlager werden an Versuchsergebnissen die weiterhin be-stehenden Probleme bei der Simulation und dem Betrieb von Kegelrollenlagern bei hohen Drehzahlen gezeigt: Für die Qualität der Simulationsergebnisse ist die ge-naue Kenntnis der Geometrien der Kontaktpartner von entscheidender Bedeutung; unberücksichtigte thermische Effekte führen zu deutlichen Abweichungen zwi-schen Simulations- und Versuchsergebnissen. Weiterhin zeigen die Prototypen bereits nach sehr kurzer Laufzeit bei erhöhten Drehzahlen sehr starke Verschleiß-erscheinungen, was die Bedeutung der Wälzkörper- und Ringgeometrie in den Wälz- und Gleitkontakten und geeigneter Schmierstrategien unterstreicht.