Die Spindel ist die rotierende Achse einer Maschine zur Metallbearbeitung. Sie ist ein wesentlicher Bestandteil der Maschine und besteht in der Regel aus einem Spindelkörper, einer Hülse, einem Werkzeughalter, Lagern, Kühlschmierstoff und einem Kühlkreislauf. Der innere Aufbau der Spindel ist komplex. Es gibt verschiedene Spindeltypen, wobei elektrische Spindeln aufgrund ihres Motorantriebs eine hohe Leistung und Präzision aufweisen.
Aufgrund der Automatisierung und des Geschwindigkeitsbedarfs in der Metallbearbeitung gewinnen elektrische Spindeln zunehmend an Bedeutung, insbesondere bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung. Auch in Präzisionsfräsmaschinen sind sie nützlich, da sie einfacher und präziser arbeiten. Ein Nachteil elektrischer Spindeln liegt jedoch in der Verwendung von Induktionsmotoren. Bei starker Beanspruchung führen hohe Rotorverluste zu einer Wärmeentwicklung im Inneren der Spindelwelle, wodurch diese sich ausdehnt. Die entstehende Wärme wird dann an Lager, Achsen und andere Spindelteile abgegeben und verkürzt deren Lebensdauer.
Aufgrund der oben genannten Nachteile von Induktionsmotoren setzen Werkzeugmaschinenhersteller mittlerweile vermehrt auf Synchronmotoren. Im Gegensatz zu Induktionsmotoren weisen diese keine Rotorverluste auf. Daher verbraucht der Rotor keine elektrische Leistung, und alle Verluste entstehen im Stator. Die entstehende Wärme lässt sich anschließend problemlos durch Wasserkühlung oder andere Verfahren abführen.
Was Sie bei der Auswahl von elektrischen Spindeln beachten sollten
ÖlschmierungElektrische Spindeln verwenden üblicherweise Keramikkugellager, da diese korrosionsbeständig, hochtemperaturbeständig und langlebig sind. Die Rotation erzeugt durch die Reibung zwischen dem Schmieröl und den Lagern Wärme, wodurch das Öl verdunstet. Daher ist ein Nachschmieren erforderlich.
KühlmittelElektrische Spindelkühlvorrichtungen sollten mit einem geeigneten Kühlmittel – Wasser oder Öl – ausgestattet sein. Wassergekühlte Spindeln bieten den Vorteil einer höheren Geschwindigkeit, benötigen jedoch Rostschutzmittel, um Rostbildung zu verhindern. Bei ölgekühlten Spindeln besteht dieses Problem nicht, allerdings kühlen sie die Maschine langsamer ab.
SpindeldrehzahlDie Spindeldrehzahl muss je nach Einsatzdauer ermittelt und entsprechend eingestellt werden. Die tatsächliche Bearbeitungsgeschwindigkeit zur Erzielung einer hohen Schnittkraft beträgt in der Regel 80 % der maximalen Drehzahl.8 Bei Anforderungen an die Bearbeitung mit niedriger Drehzahl sollte diese mindestens 10 % der maximalen Drehzahl betragen.
Anpassung
Wie viele andere mechanische Bauteile lässt sich auch die Spindel individuell anpassen. Diese kundenspezifischen Motorspindeln können für verschiedene Anwendungen in der High-End-Bearbeitung eingesetzt werden, beispielsweise zum Schneiden von Flugzeugpropellern, zur Bearbeitung von Fahrzeugchassis, zur Bearbeitung von Motorzylindern usw.
Abschluss
Elektrische Spindeln werden in Bearbeitungszentren häufig zur gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Aufgaben eingesetzt. Dadurch wird die Maschineneffizienz gesteigert und eine präzise Bearbeitung ermöglicht. Aus diesem Grund kommen elektrische Spindeln in horizontalen, vertikalen, Doppelständer- und Hubständer-Bearbeitungszentren zum Einsatz.
