Wälzkörper

Was sind Wälzkörper?

Wälzkörper sind die beweglichen, rollenden Elemente eines Wälzlagers. Sie sitzen zwischen Innen- und Außenring und rollen auf deren Laufbahnen ab. Ein Lagerkäfig hält sie dabei auf gleichmäßigem Abstand. Über die Wälzkörper wird die Last vom einen Ring auf den anderen übertragen, während sich die Ringe gegeneinander drehen.

Welche Formen gibt es?

Die häufigste Form ist die Kugel. Kugellager haben eine Punktberührung zwischen Wälzkörper und Laufbahn. Diese kleine Kontaktfläche erzeugt wenig Reibung und eignet sich für hohe Drehzahlen, weshalb Kugellager in Werkzeugspindeln dominieren.

Daneben gibt es Rollen in verschiedenen Bauformen, etwa zylindrische Rollen, Kegelrollen oder Nadeln. Rollen liegen entlang einer Linie an der Laufbahn an. Diese Linienberührung verteilt die Last auf eine größere Fläche und macht Rollenlager tragfähiger, allerdings meist bei geringerer Drehzahleignung als Kugellager.

Wälzkörper in Spindellagern

In Werkzeugspindeln werden überwiegend Schrägkugellager eingesetzt, deren Wälzkörper Kugeln sind. Bei Hochgeschwindigkeitsspindeln kommen oft Hybridlager zum Einsatz. Bei ihnen bestehen die Kugeln aus Keramik, meist Siliziumnitrid, während die Ringe aus Stahl gefertigt sind. Keramikkugeln sind leichter und härter als Stahlkugeln. Die geringere Masse senkt die Fliehkräfte bei hoher Drehzahl, was niedrigere Temperaturen und höhere mögliche Drehzahlen erlaubt.

Die Maßhaltigkeit der Wälzkörper ist für die Präzision entscheidend. Schon kleinste Abweichungen in Durchmesser oder Form wirken sich auf Rundlauf und Laufruhe der Spindel aus. Deshalb sind die Wälzkörper von Spindellagern auf engste Toleranzen sortiert.

Die Zahl und Größe der Wälzkörper beeinflusst außerdem die Eigenschaften des Lagers. Mehr und kleinere Wälzkörper verteilen die Last auf mehr Kontaktstellen und laufen ruhiger, während größere Wälzkörper eine höhere Tragfähigkeit bieten. Hersteller stimmen diese Auslegung auf den Verwendungszweck des Lagers ab, etwa auf hohe Drehzahl oder auf hohe Steifigkeit.

Bedeutung bei Schaden und Reparatur

Schäden an den Wälzkörpern, etwa Pittings, Abplatzungen oder Verschleiß, übertragen sich bei jeder Umdrehung auf die Laufbahnen und umgekehrt. Ein beschädigter Wälzkörper erzeugt periodische Geräusche und Schwingungen und verschlechtert die Laufgenauigkeit der Spindel.

Bei der Demontage einer Spindel werden die Wälzkörper auf Verschleiß und Beschädigungen untersucht, da ihr Zustand auf die Schadensursache hinweist. Ein geschädigtes Lager wird vollständig getauscht. Wer Geräusche oder Rundlauffehler an einer Spindel feststellt, lässt den Lagerzustand am besten über eine Spindellager-Reparatur prüfen.