Wälzlager - Neuigkeiten
02.07.2007
Hochgenauigkeitslager für DMG - NSK rüstet Spindellager für Werkzeugmaschinen aus
Langlebiger und geräuscharmer Betrieb bei höchsten Drehzahlen – das sind die wesentlichen Anforderungen an Spindellager. Das Unternehmen Deckel Maho Gildemeister (DMG) rüstet seine Spindeln mit Lagern der ROBUST-Serie von NSK aus, die eine deutlich höhere Lebensdauer und Leistungsfähigkeit haben und damit DMG einen klaren Wettbewerbsvorteil verschaffen.
Als weltweit führendes Unternehmen für Wälzlager- und Lineartechnologie baut NSK seit Jahrzehnten auch Spindellager für Werkzeugmaschinen wie zum Beispiel für DMG. Die Maschinenspindeln der Bearbeitungszentren, Dreh- und Fräsmaschinen von DMG sind Schlüsselstellen, die die Leistungsfähigkeit der gesamten Maschineneinheit bestimmen. Umfangreiche Tests und Erfahrung in der Praxis haben DMG gezeigt, dass die ROBUST-Technologie für Spindellager von NSK hier deutliche Vorteile bietet.
Auch wenn sich der langjährige Trend zu immer höheren Drehzahlen bei Hauptspindeln inzwischen auf hohem Niveau etwas stabilisiert hat, stehen nun vor allem Steigerungen bezüglich Lebensdauer und Betriebssicherheit im Focus der Maschinenhersteller und -betreiber - und damit speziell die Spindellager.
Die Lager der ROBUST-Serie, die nach neuesten Gesichtspunkten mit modernsten Entwicklungs- und Simulationswerkzeugen entwickelt wurden, tragen dem Rechnung. Ein Hauptgesichtspunkt war hierbei die Optimierung auf geringst mögliche Wärme-
entwicklung im Betrieb, um den Vorstoß in höchste Drehzahlbereiche zu ermöglichen. Denn ein Versagen von Spindellagern erfolgt in der Regel häufig durch Überhitzung im Betrieb und zwar bei hohen Drehzahlen. Außerdem verlängert sich im Falle einer Fettschmierung bei geringeren Temperaturen die Fettgebrauchsdauer und somit auch die Spindellebensdauer erheblich. Lagergeometrie und Materialien sind somit ganz speziell auf dieses Optimum abgestimmt. Hierzu verwendet NSK schon als Standardwerkstoff den sogenannten Z-Stahl. Dieser weist deutlich weniger nichtmetallische Einschlüsse, Oxide und sonstige Verunreinigungen auf als herkömmlicher vakuumentgaster Stahl und bietet damit eine 1,8-fache höhere Ermüdungslebensdauer. Als Alleinstellungsmerkmal verfügt NSK ferner über die Option von hochreinem SHX-Stahl als Material für die Lagerringe. Dieser Werkstoff ist durch ein spezielles Wärmebehandlungsverfahren von NSK besonders wärmebeständig. In dieser Eigenschaft unterscheidet er sich kaum vom Stahl M50, aus dem Lager für Strahltriebwerke hergestellt werden, wo Temperaturen von bis zu 300°C auftreten. Diese Wärmebeständigkeit sowie die geringere Reibung und die zulässige höhere Flächenpressung machen den SHX-Stahl zum optimalen Werkstoff für Spindellager bei höchsten Drehzahlen und stellen ihn bezüglich Verschleißfestigkeit über andere Werkstoffe.
Auf den Käfig kommt es an
Ein sehr wichtiges Funktionselement im Lager ist der Käfig. NSK stellt hier mit Hartgewebe-, PEEK- oder Polyamidkäfigen ein breites Spektrum zur Auswahl dessen spezifische Vorteile je nach Anwendung genutzt werden können. Der Klassiker ist hierbei der außenringgeführte Hartgewebekäfig. Diese bewährte Lösung bietet auch bei hohen Drehzahlen ein stabiles Laufverhalten. Bei Drehzahlen bis 1,4 Millionen n * dm bietet der kugelgeführte Polyamidkäfig allerdings Vorteile. So sind Laufgeräusche und Reibung vermindert und der freie Raum im Lagerinneren ist größer, so dass mehr Schmierfett Platz findet. Diese genannten Eigenschaften führen auch zu einer geringeren Einlaufzeit der Lager.
Für extrem anspruchsvolle Anwendungen steht außerdem noch ein außenringgeführter PEEK-Käfig zur Verfügung (PEEK=Polyetheretherketon). Dieser Werkstoff ist sehr temperaturbeständig, außerordentlich verschleißfest und verfügt über hohe Festigkeit, Zähigkeit und Ermüdungsfestigkeit. Er ist maßstabil und verformt sich auch bei hohen Drehzahlen nur wenig. Hiermit können noch deutlich höhere Drehzahlen als mit dem Hartgewebekäfig erzielt werden.
ROBUST-Serie bietet viele Optionen
Die bei Hauptspindeln am häufigsten verwendeten Lagerbauform ist das Schrägkugellager. Die ROBUST-Serie bietet hier die Druckwinkel 18° und 25° an. Der in der Vergangenheit übliche und für Standard-Spindellager noch durchaus verwendete Druckwinkel von 15° hat sich allerdings als wenig tauglich für den Betrieb bei hohen Drehzahlen in der Praxis erwiesen. Als Ergebnis der umfangreichen Forschung bei NSK hat sich ein Druckwinkel von18° als optimaler Kommpromis zwischen exzellenter Drehzahleignung und „robustem“ Betrieb ergeben. Die Schrägkugellager sind auch in gedichteter und befetteter Ausführung erhältlich. Es werden nichtschleifende Deckscheiben verwendet, die zu keiner Erhöhung der Lagerreibung führen. Der entscheidende Vorteil liegt hier zum einen im Handling, weil die Lager nicht mehr selbst gewaschen und befettet werden müssen. Dadurch sinkt auch die Gefahr von Verunreinigungen und falschem Befetten drastisch und gleichzeitig steigt die Zuverlässigkeit im Betrieb. Durch die Kapselung des Lagerinneren werden ferner Verluste des Schmierfettes reduziert und die Fettlebensdauer steigt um rund 50 Prozent.
Die Hochgeschwindigkeitslager der ROBUST-Serie umfassen neben Schrägkugellagern auch einreihige Zylinderrollenlager. Auch hier wurde die Lagerkonstruktion optimal auf die Anforderungen für den Betrieb bei höchsten Drehzahlen angepasst. Neben der Standardausführung aus Wälzlagerstahl bietet NSK als einziger Hersteller eine Baureihe mit Ringen und Rollen aus SHX-Stahl an. Damit kann in Drehzahlbereiche vorgestoßen werden, die sonst nur Lagern mit den sehr kostspieligen Keramikrollen vorbehalten sind. Damit kann bei anspruchsvollen Anwendungen eine entscheidende Kosteneinsparung erzielt werden. In den Robust Zylinderrollenlagern wird bereits als Standard ein kohlefaserverstärkter PEEK-Käfig verwendet. Dieser bietet nicht nur die materialtypischen Vorteile sondern vermeidet auch den Verschleiß durch metallische Partikel, die durch den Abrieb an den sonst üblichen Messingkäfigen auftreten.
Die vielen Vorzüge und ausgiebige Tests im Vorfeld haben bei DMG bereits vor einigen Jahren zu einer Entscheidung für die ROBUST-Technologie geführt. Der Einsatz von ROBUST Lagern hat sich für DMG und seine Kunden in einem Mehr an Drehzahl, Lebensdauer und Betriebssicherheit bezahlt gemacht .