Glossar
Fachbegriffe für CNC-Spindeln
Präzise Definitionen für Begriffe aus der Spindel-Instandsetzung: verständlich erklärt für Instandhalter und Maschinenbetreiber.
A
- Abnahmeprotokoll Das Abnahmeprotokoll dokumentiert die nach einer Spindelinstandsetzung gemessenen Kennwerte und weist die wiederhergestellte Genauigkeit nach. Erfasst werden unter anderem Rundlauf an der Spindelnase, Planlauf, Axial- und Radialspiel, Temperatur nach dem Testlauf sowie das Schwingungsverhalten.
- Arbeitsspindel Eine Arbeitsspindel ist die angetriebene Spindel einer Werkzeugmaschine, die die Schnittbewegung erzeugt. Sie treibt je nach Maschine das Werkzeug oder das Werkstück an und ist damit das zentrale rotierende Funktionselement der Bearbeitung.
- Asynchronmotor Ein Asynchronmotor ist ein Drehstrommotor, dessen Rotor dem magnetischen Drehfeld des Stators mit einem Drehzahlunterschied (Schlupf) folgt. In Motorspindeln ist er das am weitesten verbreitete Antriebsprinzip.
- Automatischer Werkzeugwechsel Der automatische Werkzeugwechsel (ATC) ist der von der Steuerung gesteuerte Vorgang, bei dem eine CNC-Maschine das Werkzeug in der Spindel selbsttätig gegen ein anderes aus dem Magazin tauscht. Werkzeugspanner, Löseeinheit und Greifer arbeiten dabei in fester Reihenfolge zusammen.
- Axialnadellager Axialnadellager sind Wälzlager zur Aufnahme von Axialkräften, deren Wälzkörper aus dünnen, zylindrischen Nadeln bestehen. Die geringe Bauhöhe und hohe Belastbarkeit bei kleinem Einbauraum machen sie für bestimmte Spindelbauarten und Hilfslagerungen in Werkzeugmaschinen interessant.
- Axialspiel Das Axialspiel bezeichnet die messbare Verschiebbarkeit der Spindelwelle in Richtung der Drehachse (Längsrichtung) bei gegebener Lagerung. In Präzisionsspindeln ist das Axialspiel ein zentrales Qualitätsmerkmal: Erhöhtes Axialspiel führt zu Tiefen- und Maßfehlern beim Bohren, Fräsen und Gewindeschneiden.
B
- Berührungsdichtung Eine Berührungsdichtung dichtet mit einer Dichtlippe ab, die unter Anpressdruck an der drehenden Welle anliegt. Sie hält Medien sicher zurück, erzeugt aber Reibung und Verschleiß und begrenzt damit die mögliche Drehzahl.
- Betriebswuchten Betriebswuchten ist das Auswuchten einer Spindel im eingebauten und laufenden Zustand, oft bei Betriebsdrehzahl und Betriebstemperatur. Korrekturgewichte werden anhand der gemessenen Schwingung am verbauten Rotor bestimmt, ohne die Spindel auszubauen.
- Brinellieren Brinellieren bezeichnet bleibende Eindrücke in den Laufbahnen eines Wälzlagers, die durch statische Überlast oder Stoßbelastung im Stillstand entstehen. Die Wälzkörper drücken sich plastisch in die Laufbahn ein und hinterlassen Vertiefungen im Abstand der Wälzkörperteilung.
- BT40 BT40 bezeichnet eine Steilkegel-Werkzeugaufnahme der Baugröße 40 nach der japanischen Norm MAS 403 (BT). Wie SK40 verwendet sie einen 7:24-Kegel, unterscheidet sich aber in Flanschform, Greifernut und Anzugsbolzen-Gewinde. BT40 ist vor allem an Maschinen asiatischer Hersteller verbreitet.
D
- Drehdurchführung Eine Drehdurchführung überträgt ein unter Druck stehendes Medium vom feststehenden Versorgungssystem in eine rotierende Welle. In der Spindel leitet sie das Kühlmittel der inneren Kühlmittelzufuhr in den drehenden Spindelkanal.
- Drehgeber Ein Drehgeber ist ein Sensor an der Spindelwelle, der Drehzahl und Winkellage des Rotors erfasst und an die Steuerung meldet. Er ist die Voraussetzung für eine geregelte Drehzahl und die Positionierung der Spindel.
- Drehzahlbereich Der Drehzahlbereich einer Spindel bezeichnet das Intervall zwischen Mindest- und Maximaldrehzahl, in dem die Spindel dauerhaft sicher und mit spezifikationskonformer Laufgenauigkeit betrieben werden kann. Ober- und Untergrenze werden durch Lagertyp, Schmierungssystem, Wuchtgüte und thermische Grenzen definiert.
- Drehzahlkennwert Der Drehzahlkennwert (n·dm-Wert) ist das Produkt aus Drehzahl und mittlerem Lagerdurchmesser. Er beschreibt die drehzahlbedingte Belastung eines Spindellagers unabhängig von seiner Baugröße.
- Druckwinkel Der Druckwinkel ist der Winkel zwischen der Drucklinie eines Schrägkugellagers und der Radialebene senkrecht zur Lagerachse. Er bestimmt das Verhältnis, in dem das Lager Axial- und Radialkräfte aufnimmt: ein kleiner Winkel begünstigt Radialkräfte und Drehzahl, ein größerer die Axialtragfähigkeit.
- Dynamisches Wuchten Dynamisches Wuchten ist ein Wuchtverfahren, bei dem der Rotor in zwei Ausgleichsebenen vermessen und korrigiert wird, während er rotiert. Es erfasst sowohl die statische Unwucht als auch das Unwuchtmoment (Kippunwucht) und ist daher für längere Rotoren wie Spindeln zwingend erforderlich.
E
- Eigenfrequenz Die Eigenfrequenz ist die Frequenz, mit der eine Spindel nach einer Anregung von selbst ausschwingt. Sie ergibt sich aus Steifigkeit und Masse des Systems und bestimmt, bei welchen Drehzahlen Resonanz auftritt.
- Einzugskraft Die Einzugskraft ist die axiale Kraft, mit der der Werkzeugspanner das Werkzeug über den Anzugsbolzen in den Spindelkonus zieht und dort hält. Sie wird vom Tellerfederpaket erzeugt und ist eine zentrale Kenngröße für die Spannqualität einer CNC-Spindel.
- Elektrospindel Eine Elektrospindel (auch Motorspindel) ist eine Werkzeugspindel mit integriertem Elektromotor: Stator und Rotor sind direkt im Spindelgehäuse untergebracht, Riemen und Getriebe entfallen vollständig. Das ermöglicht sehr hohe Drehzahlen, kompakte Bauweise und bessere dynamische Eigenschaften als konventionell angetriebene Spindeln.
F
- Festlager-Loslager-Anordnung Bei der Festlager-Loslager-Anordnung führt das Festlager die Welle axial in beide Richtungen, während das Loslager axial verschieblich ist und die Wärmedehnung der Welle ausgleicht. So bleibt die Lagerung auch bei Betriebserwärmung frei von axialer Verspannung.
- Fettgebrauchsdauer Die Fettgebrauchsdauer ist die Zeitspanne, in der ein Schmierfett im Lager seine Schmierfähigkeit behält. Bei fettgeschmierten Spindellagern ohne Nachschmierung begrenzt sie faktisch die Gebrauchsdauer des Lagers.
- Fettschmierung (Lager) Fettschmierung bezeichnet die Schmierung von Wälzlagern mit Schmierfett, also einem Öl, das durch einen Verdicker in zäher Form gehalten wird. Das Fett haftet am Lager, dichtet zugleich gegen Schmutz und kommt bei vielen Spindellagern als wartungsarme Lebensdauerschmierung zum Einsatz. Bei höchsten Drehzahlen wird stattdessen Öl verwendet.
- FFT-Analyse Die FFT-Analyse zerlegt ein gemessenes Schwingungssignal mit der schnellen Fourier-Transformation in seine einzelnen Frequenzanteile. Aus dem entstehenden Spektrum lassen sich Unwucht, Ausrichtfehler und Lagerschäden anhand ihrer charakteristischen Frequenzen unterscheiden.
- Frequenzumrichter Ein Frequenzumrichter (FU) ist ein elektronisches Gerät, das den Spindelmotor mit variabler Frequenz und Spannung speist und so dessen Drehzahl stellt. Er ist ein eigenständiges Bauteil und nicht Teil der mechanischen Spindel selbst.
- Fühlhebelmessgerät Ein Fühlhebelmessgerät ist ein mechanisches Feinmessgerät mit schwenkbarem Tasthebel, das kleine Wegänderungen über eine Zeiger- oder Digitalanzeige sichtbar macht. An der Spindel ist es das Standardmessmittel für die Rundlaufmessung.
G
- Gegenspindel Die Gegenspindel ist die zweite, der Hauptspindel gegenüberliegende Spindel einer Drehmaschine. Sie übernimmt das angearbeitete Werkstück, um dessen Rückseite ohne Umspannen zu bearbeiten, und ermöglicht so die Komplettbearbeitung in einer Aufspannung.
- Graufleckigkeit Graufleckigkeit, auch Mikropitting genannt, ist eine flächige Werkstoffermüdung an Wälzlager-Laufbahnen mit sehr kleinen Ausbrüchen. Sie entsteht bei zu dünnem Schmierfilm und zeigt sich als matte, grau erscheinende Bereiche auf der Laufbahn.
- Greiferrille Die Greiferrille ist die umlaufende V-Nut am Bund einer Werkzeugaufnahme, an der der Greifer des automatischen Werkzeugwechslers das Werkzeug fasst. Über sie wird das Werkzeug zwischen Magazin und Spindel transportiert und lagerichtig positioniert.
H
- Hauptspindel Die Hauptspindel ist die zentrale, antreibende Spindel einer Werkzeugmaschine. An der Drehmaschine spannt sie das Werkstück und versetzt es in Rotation, an der Fräsmaschine treibt sie das Werkzeug an.
- Hohlschaftkegel Der Hohlschaftkegel (HSK) ist eine Werkzeugschaftform nach DIN 69893, bei der ein kurzer Hohlkegel und eine Plananlage gleichzeitig formschlüssig in die Spindel greifen. Die Doppelpassung ergibt höhere Biegesteifigkeit und Wechselgenauigkeit als klassische Steilkegelschaft-Systeme.
- HSK-A63 HSK-A63 bezeichnet eine Hohlschaftkegel-Aufnahme der Form A mit 63 mm Flanschdurchmesser nach DIN 69893. Es ist die in der Zerspanung am weitesten verbreitete HSK-Größe und Standardschnittstelle vieler Bearbeitungszentren im mittleren Leistungsbereich.
- HSK-Aufnahme Die HSK-Aufnahme (Hohlschaftkegel) ist eine Werkzeugaufnahme nach DIN 69893 mit plangeschliffener Doppelpassung aus Kegel und Plananlage, die gleichzeitig anliegen. Das Prinzip ermöglicht hohe Steifigkeit und fliehkraftunterstützte Spannung, was HSK zur Standardschnittstelle für Hochdrehzahl-Spindeln macht.
- Hybridlager Hybridlager sind Wälzlager mit Laufringen aus Lagerstahl und Wälzkörpern aus Siliziumnitrid-Keramik (Si3N4). Die Kombination aus Stahl und Keramik erlaubt gegenüber reinen Stahllagern höhere Drehzahlen, geringere Betriebstemperaturen und elektrische Isolation der Lagerringe.
I
- Innere Kühlmittelzufuhr Die innere Kühlmittelzufuhr (IKZ) führt Kühlschmierstoff durch die Spindel und das Werkzeug direkt an die Schneide. Den Übergang vom feststehenden in den rotierenden Teil übernimmt eine Drehdurchführung.
- Isolationswiderstand Der Isolationswiderstand ist der elektrische Widerstand zwischen der Statorwicklung und dem geerdeten Motorgehäuse. Er ist die wichtigste Messgröße, um den Zustand der Wicklungsisolation eines Spindelmotors zu beurteilen.
K
- Kaltverschweißung Kaltverschweißung ist ein Adhäsionsschaden, bei dem sich Werkstoff zwischen Wälzkörper und Laufbahn verschweißt und wieder losreißt, sobald der trennende Schmierfilm fehlt. Es kommt zu Werkstoffübertrag und Materialausriss ohne äußere Wärmezufuhr.
- Kegelrollenlager Kegelrollenlager sind Wälzlager mit kegelförmigen Wälzkörpern und kegelförmigen Laufbahnen, die aufgrund ihrer Geometrie hohe kombinierte Radial- und Axialkräfte aufnehmen können. Sie werden in Spindeln nur bei bestimmten schwerlastfähigen Bauarten eingesetzt, da ihre Drehzahlgrenze deutlich unter der von Schrägkugellagern liegt.
- Keramikkugellager Keramikkugellager sind Wälzlager, bei denen sowohl Laufringe als auch Wälzkörper vollständig aus technischer Keramik (typisch Siliziumnitrid Si3N4 oder Zirkoniumdioxid ZrO2) gefertigt sind. Im Gegensatz zu Hybridlagern mit Stahlringen sind Vollkeramiklager eine Nischenanwendung für extreme Umgebungsbedingungen.
- Koaxialität Koaxialität ist eine Lagetoleranz, die beschreibt, wie genau die Achse eines Bauteils mit einer Bezugsachse zusammenfällt. An der Spindel betrifft sie unter anderem die Ausrichtung von Werkzeugaufnahme, Spindelnase und Drehachse zueinander.
- Konizität Konizität bezeichnet die kegelige Form eines Bauteils, also die gleichmäßige Durchmesseränderung über eine Länge. An der Spindel ist vor allem der Innenkonus der Werkzeugaufnahme betroffen, dessen Maßhaltigkeit über sicheren Werkzeugsitz und Rundlauf entscheidet.
- Körperschall Körperschall ist Schall, der sich als mechanische Schwingung innerhalb fester Körper ausbreitet, im Gegensatz zum Luftschall. An der Spindel überträgt er die Anregungen aus Lagern und Verzahnungen bis zur Messstelle am Gehäuse.
- Kritische Drehzahl Die kritische Drehzahl ist die Drehzahl, bei der die Drehfrequenz einer Spindel mit einer ihrer Eigenfrequenzen zusammenfällt. In diesem Bereich wird eine vorhandene Unwucht stark verstärkt und die Spindel schwingt deutlich auf.
L
- Labyrinthdichtung Eine Labyrinthdichtung ist eine berührungslose Dichtung, die über ineinandergreifende Nuten und Stege einen verwinkelten Spalt bildet. Dieser Spalt erschwert das Eindringen von Flüssigkeit und Schmutz, ohne dass sich Dichtflächen berühren. An Spindeln schützt sie die Lager vor Kühlmittel und Spänen und erzeugt dabei keine Reibung.
- Lagerkäfig Der Lagerkäfig ist das Bauteil im Wälzlager, das die Wälzkörper auf gleichmäßigem Abstand hält und sie führt, damit sie sich nicht berühren. In Spindellagern bestimmt der Käfig wesentlich das Verhalten bei hohen Drehzahlen mit.
- Lagerkäfigschaden Ein Lagerkäfigschaden ist das Versagen des Käfigs, der die Wälzkörper im Lager führt und auf Abstand hält. Verschleiß oder Bruch des Käfigs führen zu ungleichmäßiger Wälzkörperverteilung, zunehmender Vibration und im Extremfall zum schlagartigen Lagerausfall.
- Lagerlaufbahn Die Lagerlaufbahn ist die geschliffene Lauffläche an Innen- und Außenring eines Wälzlagers, auf der die Wälzkörper abrollen. Ihre Oberflächengüte und Härte bestimmen wesentlich die Laufruhe, die Präzision und die Lebensdauer des Lagers.
- Lagerluft Lagerluft ist das Spiel innerhalb eines Wälzlagers, also der Weg, um den sich Innen- und Außenring gegeneinander verschieben lassen, solange keine Last anliegt. Man unterscheidet radiale und axiale Lagerluft.
- Lagerschadenfrequenz Lagerschadenfrequenzen sind charakteristische Überrollfrequenzen eines Wälzlagers, die sich aus Geometrie und Drehzahl berechnen lassen. Tritt eine dieser Frequenzen im Schwingungsspektrum auf, deutet das auf einen Schaden an der zugehörigen Lagerkomponente hin.
- Lagerspiel Das Lagerspiel bezeichnet die interne Beweglichkeit der Wälzkörper zwischen Innen- und Außenring eines Wälzlagers, also die Strecke, um die sich Innenring relativ zum Außenring verschieben lässt, ohne Kraft aufzuwenden. Bei Werkzeugspindeln muss das Lagerspiel durch gezielte Vorspannung auf null reduziert werden.
- Lagervorspannung Die Lagervorspannung ist eine definierte innere Drucklast, die beim Einbau von Wälzlagern in Spindeln gezielt aufgebracht wird, um Lagerspiel zu eliminieren und die Laufpräzision zu maximieren. Zu geringe Vorspannung führt zu Schlupf und Laufungenauigkeiten; zu hohe Vorspannung führt zu Überhitzung und Frühausfall.
M
- Minimalmengenschmierung Minimalmengenschmierung bezeichnet bei Spindellagern die dosierte Zufuhr kleinster Öl- oder Öl-Luft-Mengen direkt an die Lagerstelle. Sie versorgt Hochdrehzahllager mit nur so viel Schmierstoff, wie der Schmierfilm benötigt, und hält die Lagererwärmung niedrig.
- Montagevorspannung Die Montagevorspannung ist die Vorspannung, die den Spindellagern beim Zusammenbau gezielt aufgeprägt wird. Sie nimmt das Lagerspiel weg und legt die Lagerkräfte fest, sodass die Spindel die geforderte Steifigkeit und Laufruhe erreicht.
- Morsekegel Der Morsekegel (MK, englisch MT) ist ein genormter, selbsthaltender Werkzeugkegel mit kleinem Kegelwinkel. Durch den flachen Winkel klemmt das Werkzeug allein durch axiale Kraft im Kegel und hält ohne zusätzlichen Spannmechanismus.
Ö
- Öl-Luft-Schmierung Die Öl-Luft-Schmierung transportiert kleinste, exakt dosierte Ölmengen mit einem Druckluftstrom an das Spindellager. Das Öl gelangt als Film an die Laufbahn, die Luft kühlt das Lager und sperrt zugleich Schmutz aus.
- Ölnebelschmierung Ölnebelschmierung ist ein Schmierverfahren, bei dem feinst zerstäubtes Öl als Aerosol mit einem Luftstrom zu den Lagern transportiert wird. Sie versorgt Hochdrehzahl-Spindellager mit minimalen, aber kontinuierlichen Ölmengen und führt zugleich Wärme ab. Verwandt und in der Praxis oft bevorzugt ist die Öl-Luft-Schmierung.
P
- Passungsrost Passungsrost ist eine Schadensform an eng gefügten Bauteilen, bei der kleinste Relativbewegungen die Oberflächen reiben und ein rotbraunes Reiboxid erzeugen. An Spindeln tritt er an den Passungen zwischen Welle, Lager und Gehäuse auf.
- Pitting Pitting bezeichnet die grübchenförmige Werkstoffausbröckelung an Wälzlager-Laufbahnen. Es entsteht durch Werkstoffermüdung unterhalb der Oberfläche, wenn wiederholte Überrollungen mikroskopische Risse erzeugen, die schließlich zu Materialausbrüchen führen.
- Plananlage Die Plananlage ist die ebene Stirnfläche, mit der eine Werkzeugaufnahme zusätzlich zum Kegel an der Spindelstirn anliegt. Bei der HSK-Aufnahme bilden Kegel und Plananlage eine Doppelpassung, die das Werkzeug axial definiert positioniert und hohe Steifigkeit erzeugt.
- Planlauf Der Planlauf (englisch: axial runout oder face runout) beschreibt die axiale Abweichung einer planaren Referenzfläche der Spindel von der idealen Ebene senkrecht zur Drehachse. Er ist das axiale Pendant zum radialen Rundlauffehler und wird als Taumelbewegung der Stirnfläche oder Werkzeugaufnahme sichtbar.
- Presspassung Eine Presspassung ist eine Übermaßpassung, bei der die Bohrung kleiner ist als der Wellendurchmesser. Spindellager werden so mit definiertem Pressitz auf der Welle oder im Gehäuse fixiert, damit die Lagerringe unter Last nicht wandern und der Rundlauf erhalten bleibt.
- Probelauf Der Probelauf ist das kontrollierte Einfahren einer Spindel nach der Instandsetzung. Die Drehzahl wird stufenweise gesteigert, während Temperatur, Schwingung und Leistungsaufnahme überwacht werden, bis die Spindel im gesamten Drehzahlbereich stabil läuft.
- Pull-Stud Der Pull-Stud, auf Deutsch Anzugsbolzen, ist ein in den Werkzeughalter eingeschraubtes Verbindungselement, an dem der Werkzeugspanner im Inneren der Spindel angreift. Über den Pull-Stud wird der Werkzeughalter in den Spindelkonus gezogen und gehalten. Er kommt bei Steilkegel-Aufnahmen wie SK und BT zum Einsatz.
R
- Radialspiel Radialspiel bezeichnet den freien Bewegungsspielraum eines Wälzlagers in radialer Richtung, also senkrecht zur Drehachse, ohne dass von außen eine Last angreift. Bei Präzisionsspindeln muss dieses Spiel durch gezielte Lagervorspannung auf null reduziert werden, um reproduzierbaren Rundlauf und Steifigkeit zu gewährleisten.
- Resolver Ein Resolver ist ein induktiver Lagegeber, der die Winkellage der Spindelwelle über magnetisch gekoppelte Wicklungen bestimmt. Er ist eine besonders robuste und störfeste Form der Lageerfassung in Motorspindeln.
- Resonanz Resonanz tritt auf, wenn die Anregungsfrequenz einer Spindel mit einer ihrer Eigenfrequenzen zusammenfällt. Die Schwingung schaukelt sich dann auf und erreicht ein Vielfaches der Auslenkung, die dieselbe Anregung außerhalb der Resonanz erzeugen würde.
- Restunwucht Die Restunwucht ist die nach dem Wuchten verbleibende Unwucht eines Rotors. Sie wird über die Wuchtgüte nach ISO 21940-11 bewertet, für Präzisionsspindeln liegt der übliche Zielbereich bei G2.5.
- Rundlauffehler Der Rundlauffehler (englisch: radial runout) ist die gemessene radiale Abweichung der Spindeldrehachse von der Sollachse über eine vollständige Umdrehung. Er ist das Gegenstück zur Rundlaufgenauigkeit: Je größer der Rundlauffehler, desto schlechter die Spindelpräzision.
- Rundlaufgenauigkeit Die Rundlaufgenauigkeit einer Spindel beschreibt, wie genau sich die tatsächliche Drehachse mit der geometrischen Sollachse deckt. Sie wird an der Spindelnase gemessen und gibt an, wie stark die Werkzeugaufnahme bei einer Umdrehung radial von der Idealposition abweicht.
- Rundlaufmessung Die Rundlaufmessung erfasst, wie stark eine drehende Spindel von ihrer idealen Drehachse abweicht. Gemessen wird die radiale und axiale Auslenkung an definierten Bezugsflächen, meist mit einem Fühlhebelmessgerät.
S
- Schmiermangelschaden Ein Schmiermangelschaden entsteht, wenn der trennende Schmierfilm im Wälzlager nicht ausreicht oder abreißt. Es kommt zu direktem Metallkontakt zwischen Wälzkörper und Laufbahn, zu erhöhter Reibung, Überhitzung und beschleunigtem Verschleiß bis zum Lagerausfall.
- Schrägkugellager Schrägkugellager sind Wälzlager, bei denen die Berührungslinie zwischen Kugel und Laufring gegenüber der radialen Ebene um einen definierten Kontaktwinkel geneigt ist. Dieser Kontaktwinkel ermöglicht die gleichzeitige Aufnahme von Radial- und Axialkräften, was Schrägkugellager zum Standardlager für hochdrehende Werkzeugspindeln macht.
- Schwingungsanalyse Die Schwingungsanalyse ist ein Messverfahren, das die Schwingungen einer laufenden Spindel erfasst und im Frequenzspektrum auswertet. Aus Amplitude und Frequenzlage lassen sich Unwucht, Lagerschäden und Rundlauffehler unterscheiden und einzelnen Bauteilen zuordnen.
- Siliziumnitrid Siliziumnitrid (Si3N4) ist eine technische Keramik, die als Werkstoff für Wälzkörper in Spindellagern eingesetzt wird. In Hybridlagern bildet sie die Kugeln, während die Lagerringe aus Stahl bestehen.
- SK40 SK40 bezeichnet eine Steilkegel-Werkzeugaufnahme der Baugröße 40 mit einem Kegelverhältnis von 7:24, genormt nach DIN ISO 7388-1 (vormals DIN 69871). Sie ist eine der am weitesten verbreiteten Schnittstellen zwischen Spindel und Werkzeughalter an Bearbeitungszentren und Fräsmaschinen im europäischen Markt.
- Spannzange Eine Spannzange ist ein geschlitztes, elastisch verformbares Spannelement, das ein Werkzeug oder Werkstück über seinen Schaft kraftschlüssig fixiert. Beim Anziehen wird die Zange in einen Konus gepresst, verengt sich gleichmäßig und zentriert den Schaft. Spannzangen werden in Werkzeughaltern und teils direkt in der Spindelnase eingesetzt.
- Spannzangenfutter Ein Spannzangenfutter ist eine Werkzeugaufnahme, die das Werkzeug über eine Spannzange klemmt. Eine Überwurfmutter oder ein Spannmechanismus drückt die geschlitzte Spannzange in einen Konus, wodurch sie sich gleichmäßig um den Werkzeugschaft zusammenzieht.
- Sperrluftdichtung Eine Sperrluftdichtung ist eine berührungslose Spindeldichtung, die mit einem leichten Druckluftüberdruck arbeitet. Die ausströmende Luft sperrt Kühlschmierstoff, Späne und Feuchtigkeit aus dem Lagerraum aus.
- Spindelcrash Ein Spindelcrash ist die Kollision der laufenden oder verfahrenden Werkzeugspindel mit Werkstück, Spannmittel oder Maschinentisch. Die schlagartige Krafteinleitung kann Lager, Welle, Werkzeugaufnahme und Rundlauf der Spindel schädigen.
- Spindeldemontage Die Spindeldemontage ist das kontrollierte Zerlegen einer Werkzeug- oder Motorspindel in ihre Einzelteile. Sie ist die Voraussetzung für Schadensbefund, Lagertausch und Instandsetzung und folgt einer festen Reihenfolge, um Welle, Gehäuse und Lagersitze nicht zu beschädigen.
- Spindeldrehzahl Die Spindeldrehzahl ist die Anzahl der Umdrehungen, die eine Spindelwelle pro Minute ausführt; sie wird in min⁻¹ (Umdrehungen pro Minute) angegeben. Zusammen mit dem Werkzeugdurchmesser bestimmt sie die Schnittgeschwindigkeit und damit maßgeblich Zerspanungsleistung, Werkzeugverschleiß und Oberflächengüte.
- Spindelgehäuse Das Spindelgehäuse ist der feststehende Körper einer Werkzeugspindel, der die Lager aufnimmt und die rotierende Spindelwelle führt. Es überträgt die Lager- und Schnittkräfte in die Maschinenstruktur und nimmt Kühlung sowie Dichtungen auf.
- Spindelhochlauf Der Spindelhochlauf ist das stufenweise Hochfahren einer Spindel auf ihre Maximaldrehzahl. Nach Reparatur oder Lagertausch erfolgt er als geführtes Einlaufprogramm, damit sich neue Lager setzen, Schmierung verteilt und die Temperatur sich einpegelt.
- Spindelkonus Der Spindelkonus ist die kegelförmige Innengeometrie an der Spindelnase, in die der Werkzeughalter eingesetzt wird. Er stellt die kraftschlüssige und formschlüssige Verbindung zwischen Spindel und Werkzeugaufnahme her und ist der primäre Sitz für die Übertragung von Drehmoment und Radialkräften.
- Spindelkühlaggregat Ein Spindelkühlaggregat ist ein externes Kühlgerät, das ein Kühlmedium durch die Spindel umwälzt und temperiert. Es hält die Spindeltemperatur konstant und begrenzt die thermische Drift der Maschine.
- Spindelkühlung Spindelkühlung bezeichnet die gezielte Abführung der im Betrieb entstehenden Verlust-, Reibungs- und Motorwärme aus der Spindel, meist über eine Mantel- oder Flüssigkeitskühlung. Sie hält die Spindel thermisch stabil und schützt Lager und Rundlauf vor temperaturbedingten Fehlern.
- Spindellager Spindellager sind Wälzlager, die speziell für den Einsatz in Werkzeugspindeln ausgelegt sind. Sie müssen gleichzeitig hohe Drehzahlen, hohe Präzision und definierte Lagerkräfte beherrschen und werden in Genauigkeitsklassen P4 oder P2 nach ISO 492 / DIN 620 geliefert.
- Spindellagerfett Spindellagerfett ist ein speziell auf hohe Drehzahlen abgestimmtes Wälzlagerfett zur Schmierung von Spindellagern. Es kombiniert ein dünnflüssiges Grundöl mit einem Verdicker und ist auf den Drehzahlkennwert n·dm der Spindel abgestimmt.
- Spindellagerung Die Spindellagerung bezeichnet die Gesamtanordnung aller Wälzlager in einer Werkzeugspindel, einschließlich ihrer räumlichen Anordnung, Vorspannart und Funktion als Fest- oder Loslager. Die Lagerungsanordnung bestimmt Steifigkeit, Drehzahlfähigkeit und thermisches Verhalten der Spindel.
- Spindelmotor Der Spindelmotor ist der elektrische Antriebsmotor, der direkt in eine Motorspindel integriert ist und deren Welle ohne zwischengeschaltete Riemen oder Getriebe antreibt. Er wird über einen Frequenzumrichter drehzahlgeregelt und ist als Asynchron- oder Synchronmotor ausgeführt.
- Spindelnase Die Spindelnase ist das vordere, werkzeugseitige Ende der Spindelwelle, an dem die Werkzeugaufnahme sitzt. Sie ist der geometrische Referenzpunkt für alle Rundlaufmessungen und trägt den Spindelkonus, über den das Werkzeug kraft- und formschlüssig gespannt wird.
- Spindelrotor Der Spindelrotor ist der rotierende Teil des Spindelmotors, der in die Spindelwelle integriert ist. Er wandelt das magnetische Drehfeld des Stators in die Drehbewegung der Spindel um.
- Spindelwelle Die Spindelwelle ist das zentrale rotierende Bauteil einer Werkzeugspindel. Sie trägt die Werkzeugaufnahme, läuft in den Spindellagern und überträgt Drehmoment und Drehzahl auf das Werkzeug oder Werkstück.
- Statisches Wuchten Statisches Wuchten ist ein Wuchtverfahren, bei dem die Unwucht eines Rotors in einer einzigen Ausgleichsebene ermittelt und korrigiert wird. Es beseitigt die statische Unwucht (Schwerpunktversatz zur Drehachse), erfasst aber kein Unwuchtmoment und ist daher für längere Rotoren wie Spindeln allein nicht ausreichend.
- Statorwicklung Die Statorwicklung ist die in das feststehende Blechpaket eingelegte Spulenwicklung des Spindelmotors. Sie erzeugt aus dem Drehstrom das magnetische Drehfeld, das den Rotor und damit die Spindel antreibt.
- Steilkegel Der Steilkegel (SK) ist eine Werkzeugaufnahme nach DIN ISO 7388-1 mit einem 7:24-Kegelkontakt als einziger Anlagefläche. Er ist das ältere, robuste Standardsystem für konventionelle und mittlere CNC-Bearbeitungszentren, eignet sich jedoch nur eingeschränkt für hohe Drehzahlen.
- Synchronmotor Ein Synchronmotor ist ein Drehstrommotor, dessen Rotor exakt synchron mit dem Statordrehfeld läuft, weil er magnetisch erregt ist. In Motorspindeln wird er meist als permanenterregte Synchronmaschine für hohe Leistungsdichte eingesetzt.
T
- Tandem-Anordnung Bei der Tandem-Anordnung sind zwei oder mehr Schrägkugellager gleichgerichtet eingebaut, ihre Drucklinien verlaufen parallel in dieselbe Richtung. Dadurch teilen sich die Lager die Axiallast in einer Richtung und erhöhen die Tragfähigkeit, nehmen Axialkräfte aber nur in dieser einen Richtung auf.
- Tellerfederpaket Ein Tellerfederpaket ist ein Stapel aus einzelnen Tellerfedern im Werkzeugspanner einer CNC-Spindel. Es erzeugt die Federkraft, mit der die Zugstange das Werkzeug über den Anzugsbolzen in den Spindelkonus zieht und dort hält.
- Temperaturgang Der Temperaturgang beschreibt, wie sich Temperatur und Maße einer Spindel im Betrieb über die Zeit verändern. Reibung in Lagern und Antrieb erwärmt Welle und Gehäuse, was Lagervorspannung, axiale Lage und Rundlauf beeinflusst.
- Thermische Drift Thermische Drift bezeichnet die durch Wärmedehnung verursachte, zeitabhängige Verschiebung der Spindelposition oder -geometrie während des Betriebs. Sie führt zu einer schleichenden Verlagerung von Spindelnase und Werkzeug relativ zum Maschinentisch, ohne dass eine mechanische Positionsänderung stattgefunden hat.
W
- Wälzkörper Wälzkörper sind die rollenden Elemente eines Wälzlagers, meist Kugeln oder Rollen, die zwischen Innen- und Außenring abrollen und die Last übertragen. Ihre Form bestimmt, ob ein Lager eher Punkt- oder Linienberührung hat und welche Kräfte es tragen kann.
- Wälzlager Ein Wälzlager ist ein Maschinenelement zur Lagerung rotierender Wellen, bei dem zwischen Innen- und Außenring Wälzkörper (Kugeln oder Rollen) abrollen. Die rollende Bewegung erzeugt deutlich weniger Reibung als ein gleitender Kontakt. In CNC-Spindeln bilden präzise Wälzlager die Grundlage für Rundlauf, Steifigkeit und Drehzahlfähigkeit.
- Wälzlagerstahl Wälzlagerstahl ist ein hochreiner, durchhärtender Stahl für Wälzlager. Der bekannteste Vertreter ist 100Cr6, ein Chromstahl, aus dem Ringe und Wälzkörper der meisten Spindellager gefertigt werden.
- Wellenbruch Ein Wellenbruch ist das Versagen der Spindelwelle durch Trennung des Werkstoffs. Er entsteht entweder als Dauerbruch durch wiederholte Wechselbelastung oder als Gewaltbruch durch eine einmalige Überlast, meist ausgehend von einer Kerbe oder Vorschädigung.
- Werkzeug-Löseeinheit Die Werkzeug-Löseeinheit ist die hydraulische oder pneumatische Baugruppe, die beim Werkzeugwechsel auf die Zugstange drückt, das Tellerfederpaket zusammenpresst und so die Werkzeugspannung löst. Im gelösten Zustand wird das Werkzeug ausgeworfen und ein neues eingewechselt.
- Werkzeugaufnahme Die Werkzeugaufnahme ist die mechanische Schnittstelle zwischen Spindel und Werkzeug. Sie überträgt Drehmoment und Axialkräfte und bestimmt maßgeblich Rundlaufgenauigkeit, Wechselreproduzierbarkeit und Eignung für bestimmte Drehzahlbereiche.
- Werkzeugspanner Der Werkzeugspanner ist das mechanische Spannsystem im Innern der Spindel, das das Werkzeug über eine Zugstange und ein Tellerfederpaket mit definierter Einzugskraft in den Spindelkonus zieht und kraft- sowie formschlüssig sichert. Verschleiß an Spannsystem oder Spannsatz führt zu reduzierter Einzugskraft und damit zu unsicherem Werkzeugsitz.
- Werkzeugspannsystem Das Werkzeugspannsystem ist die Mechanik im Inneren einer Werkzeugspindel, die das Werkzeug oder den Werkzeughalter automatisch in den Spindelkonus zieht und festhält. Es besteht im Kern aus Zugstange, Spannzange und Federpaket.
- Werkzeugspindel Die Werkzeugspindel ist die rotierende Hauptbaugruppe einer Werkzeugmaschine, die das Werkzeug aufnimmt, antreibt und die Schnittkräfte in das Werkstück überträgt. Sie umfasst Spindelwelle, Lagerung, Werkzeugaufnahme und bei modernen Ausführungen einen integrierten Antriebsmotor.
- Wicklungsschaden Ein Wicklungsschaden ist ein elektrischer Defekt der Statorwicklung im Spindelmotor, bei dem die Isolation versagt. Typische Formen sind Windungsschluss, Masseschluss und Phasenschluss, meist ausgelöst durch Überhitzung.
- Wuchtebene Eine Wuchtebene ist eine senkrecht zur Drehachse liegende Ebene, in der beim Auswuchten Korrekturgewichte angebracht oder Material abgetragen wird. Die Zahl der Wuchtebenen entscheidet, ob nur eine statische oder auch eine dynamische Unwucht ausgeglichen werden kann.
- Wuchtgüte Die Wuchtgüte (Kurzzeichen G) ist eine nach ISO 21940-11 genormte Klassifizierung, die das zulässige Restunwucht-Niveau eines rotierenden Bauteils in Relation zu seiner Masse und Nenndrehzahl beschreibt. Für Werkzeugmaschinenspindeln gilt in der Regel die Klasse G2.5; Schleif- und Hochfrequenzspindeln erfordern häufig G1 oder G0.4.
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