Spindellager optimieren

Schaefflers Neuheiten auf der EMO

Schaeffler lud im Vorfeld der Fachmesse EMO eine kleine Gruppe ausgewählter Fachjournalisten zum Ortstermin nach Herzogenaurach. Das Unternehmen gab unter anderem interessante Informationen über Wälzlager-Innovationen für die Spindeln von Werkzeugmaschinen preis.

Präzisions-Zylinderrollenlager mit Fensterkäfig aus Polyphthalamid. (Bild: Schaeffler)

Höhere Drehzahlen und höhere Präzision, längere Lebensdauer sowie eine größere Tragfähigkeit der Lagerungen – das sind die eigentlich permanent gesetzten Ziele bei der Entwicklung neuer Wälzlager für den Einsatz in den Spindeln von Werkzeugmaschinen, die in punkto Leistungsfähigkeit und Betriebssicherheit immer höhere Erwartungen erfüllen müssen. Schaeffler hat sich deshalb zum Ziel gesetzt, die Leistung von Spindellagern in mehreren Baureihen nochmals deutlich zu steigern. Konkret bedeutet das: Basierend auf dem Einsatz neuer Werkstoffe und Herstellungsverfahren stellt das Unternehmen auf der EMO 2015 in Mailand (5.-10.10.2015) erstmals seine neuen Genauigkeitslager, Zylinderrollenlager mit Kunststoffkäfigen sowie den neuen Hochleistungsstahl Vacrodur vor.

Werfen wir zunächst einen Blick auf die neuen Zylinderrollenlager in X-life-Qualität mit Kunststoffkäfig. Damit hat Schaeffler nun die dynamischen Tragzahlen seiner bewährten Präzisions-Zylinderrollenlager der Baureihen N10 und NN30 im Bereich der Bohrungsdurchmesser 30 bis 120mm um bis zu 18 Prozent erhöht. Die Lager sind mit einem Fensterkäfig aus dem Hochleistungskunststoff PPA (Polyphthalamid) ausgestattet. Gegenüber Lagern mit Messingkäfigen zeigt sich in Versuchen damit vor allem bei zweireihigen Lagern eine deutlich verbesserte Drehzahleignung. Die Lager mit dem neuen Polyamidkäfig zeichnen sich in diesem Vergleich durch eine bis zu 12 K geringere Temperatur aus. Der Vorteil: Die geringere Erwärmung sichert gleichzeitig das Erreichen von bis zu 25 Prozent höheren Drehzahlen im Grenzdrehzahlversuch. Ein weiterer Vorteil der geringeren Lauftemperatur des Polyamidkäfigs im Vergleich zum Messingkäfig besteht in den längeren Fettgebrauchsdauern.

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Durch den Einsatz des leichten und mit besseren Dämpfungseigenschaften ausgestatteten Kunststoffkäfigs ergibt sich zudem eine positive Veränderung des Lagergeräusches. Das heißt, die Lager laufen ruhiger. Durch die gesteigerten Grenzdrehzahlen ermöglichen die neuen Zylinderrollenlager X-life zudem deutlich leistungsgesteigerte Konstruktionen. Dies gilt speziell in der Kombination mit schnelldrehenden Axiallagern der Baureihe BAX. Bei Ölminimalschmierung sind laut Schaeffler Drehzahlkennwerte von fast einer Million mm/min möglich.

Der neue Hochleistungsstahl Vacrodur bietet eine nochmals erhöhte statische und dynamische Tragfähigkeit in Verbindung mit einem überlegenen Verschleißverhalten. (Bild: Schaeffler)

Die zweite vorgestellte Innovation betrifft die Möglichkeit, die Tragfähigkeit von Lagern bei gleichbleibender Drehzahleignung durch den Einsatz überlegener Ringmaterialien zu steigern. Dabei stellen die Wälzlager von Schaeffler mit Ringen aus Cronidur bereits seit etlichen Jahren die Spitze hinsichtlich überlegener Tragfähigkeit und Fettgebrauchsdauer dar. Im Vergleich dazu bietet aber der neue Hochleistungsstahl Vacrodur eine nochmals erhöhte statische und dynamische Tragfähigkeit in Verbindung mit einem überlegenen Verschleißverhalten.

Interessanterweise handelt es sich bei Vacrodur um einen pulvermetallurgisch hergestellten Hochleistungsstahl, dessen feines, homogenes Gefüge eine Kombination aus Härte und Zähigkeit bietet. Tests zeigen ein überlegenes Verschleißverhalten unter Mangelschmierung und Verschmutzung, weil das Material härter ist als die meisten Schmutzpartikel. Die hohe Oberflächenhärte führt darüber hinaus zu einer geringeren Empfindlichkeit gegenüber der Brinellierung. Lager aus Vacrodur können also höhere Belastungen ertragen, ohne dass eine plastische Verformung in der Laufbahn entsteht. Die dynamische Tragzahl steigt bei gleicher Innenkonstruktion gegenüber 100Cr6 um 65 Prozent. Schaeffler bietet Spindellager aus Vacrodur als Sonderlösung für sehr hoch beanspruchte Lagerstellen an. Weitere Einsatzgebiete des Hochleistungsstahls sind Lagerungen mit Gefahr von Mischreibung und Verschmutzung sowie mit hoher statischer Belastung.

Mit seinen neuen Kompakt-Schmiersystemen FAG Concept Precision Grease schafft Schaeffler die Voraussetzungen für höchste Präzision und Effizienz bei der Schmierstoffversorgung von Spindellagern. (Bild: Schaeffler)

Was die Schmierstoffversorgung von Spindellagern anbelangt, wurde das neue FAG Concept Precision Grease von Schaeffler hinsichtlich des Fördervolumens pro Hub speziell für die Anforderungen der Hauptspindel konzipiert. An die Auslässe werden fettgefüllte Schläuche angeschlossen, die das eigentliche Schmierstoffreservoir für die Nachschmierung bilden. In der Kartusche befindet sich nur ein Drucköl, das bei Förderung in die Schläuche gepumpt wird. Die Trennung zwischen dem Fett und dem Druckmedium erfolgt dabei durch eine Kugel im Schlauch. Die Fördermenge liegt bei 0,025 cm³ pro Hub und Zuführleitung. Das Fett wird nur während des Nachschmiervorgangs mit Druck beaufschlagt, um eine Separation des Fettes im Nachschmiergerät zu verhindern. Bei schnelllaufenden Wälzlagerungen sind die richtige Zu- und Abfuhr des Schmierstoffes, die Schmierstoffmenge, die Wärmeabfuhr und die Schmierstoffe entscheidende Faktoren.

Des Weiteren sei noch erwähnt, dass Schaeffler für einfache Frässpindeln mit Riemenantrieb oder auch schnelllaufende Elektromotoren jetzt außerdem eine Reihe von Spindellagern in P4-Laufgenauigkeit anbietet. Die offenen Einzellager sind mit einem wälzkörpergeführten Kunststoffkäfig und großen Stahlkugeln in der Durchmesserreihe B70 ausgestattet. Mit Druckwinkeln von 15 und 25 Grad und einer Standardvorspannung in der Klasse UL entsprechen die Lager bis auf die Genauigkeit mechanisch den bekannten P4S-Spindellagern der Reihe B70. Die Bohrungsdurchmesser reichen dabei von 25 bis 100 mm. Zusätzlich sind FAG P4-Spindellager bereits mit einem Data Matrix Code ausgestattet, der in Verbindung mit der App bereits jetzt die Überprüfung der Echtheit des Lagers ermöglicht. ms

EMO, Halle 3, Stand H08 L07

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