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Vortritt für die Motorspindel in Werkzeugmaschinen

Lesezeit: 2 Minuten Drehmaschinen, in Handwerkskreisen auch Drehbänke genannt, werden im Bereich Metallbearbeitung vielseitig eingesetzt.

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Vortritt für die Motorspindel in Werkzeugmaschinen

Vortritt für die Motorspindel in Werkzeugmaschinen

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Da hochwertige Anbieter wie der PDS Spindelservice in der Regel verschiedene Ausführungen und Größen im Angebot haben, werden sie sowohl von ambitionierten Heimwerkern als auch von Profis genutzt und sind vielseitig einsetzbar.

Immer häufiger kommen in Drehmaschinen sogenannte Motorspindeln zum Einsatz. Grund dafür sind vor allem Vorteile im praktischen Betrieb, denn die neuen Spindeln ermöglichen nicht nur eine hochdynamische Maschinenregelung, sondern auch eine höhere Werksstückgenauigkeit. Ein Vergleich der beiden gängigen Spindelbauarten zeigt, wo die wichtigsten Unterschiede liegen und warum Motorspindeln trotz höherer Anschaffungs- und Fertigungskosten die gesamtwirtschaftlich günstigere Wahl sind.

Riemenantrieb hat Nachteile bei Werkzeugmaschinenspindeln

Spindeln zählen zu den zentralen Komponenten spanender Werkzeugmaschinen und haben einen großen Einfluss auf Qualität und Produktivität. Je nach Werkstücksgröße/-geometrie und zu verarbeitendem Werkstoff werden von Drehspindeln hohe Drehzahlen, eine hohe Dynamik oder hohe Drehmomente gefordert. Grundsätzlich wird zwischen zwei Spindelbauarten unterschieden: Spindeln mit einem externem oder mit einem integrierten Antrieb (Motorspindeln).

Wie der Name schon vermuten lässt, befindet sich der Motor bei extern angetriebenen Spindelmodellen außerhalb der Spindel. Das Drehmoment wird über zusätzliche Maschinenelemente wie Kupplung, Riementrieb oder Zahnradgetriebe vom Motor auf die Werkstückspindel übertragen. Der Riementrieb wird als vermeintlich kostengünstigere Lösung meist favorisiert.  

Edgar Heim, der Leiter von Business Development bei der Schweinfurter Weiss Spindeltechnologie GmbH steht dem jedoch skeptisch gegenüber: »Der technische und finanzielle Aufwand für die Erzeugung der entsprechenden Riemenspannung ist nicht zu unterschätzen. Ganz zu schweigen vom Aufwand, der innerhalb der Spindel erforderlich ist, um die zum Teil enorm hohen Riemenspannkräfte abzustützen.«

Und auch der durch die Dehnung des Riemens bedingte Schlupf wirke sich nachteilig aus und lasse keine konstante Übersetzung zu. Zahnradgetriebe und Kupplungen schneiden diesbezüglich zwar besser ab, doch egal, ob es sich um form- oder schlüssige Antriebselemente handelt, treten sobald hohe Drehzahlen gefordert sind regelmäßig unerwünschte Schwingungen auf. Diese übertragen sich auf das Werkstück und beeinflussen so die Bearbeitung negativ.

Günstigere Lösung

Bei externen Antriebskonzepten erfolgt die Anordnung des Antriebsmotors in der Regel achsenparallel zur Spindel. Der Motor liegt entweder über der Spindel oder wird direkt an deren Anschluss auf der B-Seite montiert. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass preisgünstige Serien- oder Katalogmotoren verwendet werden können, bei denen Leistungsdichte und somit Masse und Größe des Motors eine untergeordnete Rolle spielen.

Diese Motoren sind zwar zunächst preiswerter, betrachtet man jedoch die Gesamtkostenrechnung über die Lebensdauer der Spindel hinweg, stellen Motorspindeln dennoch die günstigere Lösung dar. Davon sind auch die Spezialisten aus Schweinfurt überzeugt. Entwicklungsleiter Heim erklärt: »Bei direkt angetriebenen Spindeln entfallen die zusätzlichen Bauteile zur Kraftübertragung, die zwangsläufig ein gewisses Spiel und somit negativen Einfluss auf das Bearbeitungsergebnis mit sich bringen. Der spielfreie Direktantrieb hat daher prinzipbedingt eine ganze Reihe von Vorteilen wie kürzere Bearbeitungszeiten, hochwertigere Werkstückoberflächen und geringeren Wartungsbedarf.« Drehmaschinen-Anwender profitieren weiterhin in Sachen Werkstückgenauigkeit vom Direktantrieb. Ein integrierter Motor sorgt für eine wesentlich bessere Torsionssteifigkeit der Spindel, als es bei mehrstufigen Antriebssträngen der Fall ist, bei denen sich die Elastizität der verschiedenen Komponenten addiert. »Der Anschaffungspreis von Motorspindeln mag auf den ersten Blick höher erscheinen als die fremdgetriebene Gesamtlösung. Dennoch müssen Motorspindeln den wirtschaftlichen Vergleich nicht scheuen«, erklärt Edgar Heim. »Da die Motor-/Spindeleinheit aus weniger Komponenten besteht, gestalten sich Montage, Justage, Wartung und Reparaturen einfacher, weniger zeitaufwendig und damit kostengünstiger.«.

Bildnachweis: andov / stock.adobe.com

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