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Verbesserung des tribologischen Systems Spindellager im Hinblick auf kritische Schmierungszustände

ISBN: 978-3-86359-223-3

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Kurzübersicht

Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Werkzeugmaschinenhauptspindeln werden häufig durch kritische Schmierungszustände begrenzt. Inhalt der Arbeit ist es, Möglichkeiten zur Verbesserung des Spindellagersystems zu schaffen. Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit bei Mangelschmierung werden PVD-Beschichtungen anhand des Lauf- und Verschleißverhaltens qualifiziert. Überschmierungszustände werden durch eine prototypisch aufgebaute Direktschmierung im Prüfstands- und Spindeleinsatz verifiziert.

Verbesserung des tribologischen Systems Spindellager im Hinblick auf kritische Schmierungszustände

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Details

Die wirtschaftliche Werkstückfertigung stellt steigende Anforderungen an die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Werkzeugmaschinen. Als zentrale Komponente liegt insbesondere die Hauptspindel im Fokus der Weiterentwicklung. Häufigste Ausfallursache von Werkzeugmaschinen ist der Lagerschaden, welcher überwiegend auf einen unzureichenden Schmierungszustand zurückgeführt werden kann. Kritische Schmierungszustände sind dabei die Mangel- sowie die Überschmierung. Als Folge der Mangelschmierungszustände treten im tribologischen Kontakt erhöhte Reibung sowie Verschleiß auf, was letztendlich einen Ausfall des Lagers bedingen kann. Der Überschmierungszustand führt durch zunehmende Planscharbeitsverluste zu einer erhöhten Reibung, reduziert die Leistungsfähigkeit des Spindellagersystems und ist hingegen reversibel. Inhalt dieser Arbeit ist Möglichkeiten zur Verbesserung des tribologischen Systems Spindellager im Hinblick auf diese kritischen Zustände zu schaffen. Dazu werden zwei verschiedene Ansätze verfolgt. Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit bei Mangelschmierung werden PVD-Beschichtungssysteme für den Einsatz im Spindellager qualifiziert. Ausgehend von der Analyse der Kontaktbedingungen und der sich ergebenden Spannungsverläufe werden die zentralen Einflussgrößen identifiziert. Anschließend werden zwei Beschichtungssysteme mittels Prüfstandsversuchen ausgewählt und das Lauf- sowie Verschleißverhalten in den relevanten Betriebsbereichen analysiert. Für die Reduktion von Überschmierungszuständen mittels zuverlässiger Schmierstoffversorgung, die sowohl quantitativ überwacht als auch zeitnah angepasst werden kann, ist eine Öl-Luft Schmierung nicht einsetzbar. Die Anpassung der zugeführten Schmierstoffmenge an die notwendige Minimalmenge erfolgt durch den prototypischen Aufbau einer Direktschmierung. Zunächst werden zwei Systeme mit drucklosem oder druckbeaufschlagtem Funktionsprinzip ausgelegt und aufgebaut. Beide Direktschmiersysteme werden im Prüfstandbetrieb untersucht und ihre Einsatzfähigkeit verifiziert. Die Anwendung der Direktschmiersysteme erfolgt anschließend im Spindeleinsatz, bei der die Leistungsfähigkeit mittels verschiedener Lastkollektive bzw. im realen Zerspanungsprozess ermittelt und verglichen wird. Abschließend wird die Zuverlässigkeitssteigerung des Gesamtsystems mittels der Optimie-rungsansätze zur Verbesserung der Laufeigenschaften bei Mangelschmierung, sowie der Reduktion der Überschmierungszustände des tribologischen Systems bewertet.

Zusatzinformation

Autor Gerlach, Jan Gero
ISBN/Artikelnr. 978-3-86359-223-3
Gewicht 0.380 kg
Erscheinungsdatum 15.07.2014
Lieferzeit 3-4 Tage
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