Im Winkel liegt der Clou

Spezial

Radial-Schrägkugellager - Spindellager mit einem Kugelanlagewinkel von 21 Grad verfügen über eine höhere axiale Belastbarkeit als 15-Grad-Lager und über eine höhere Drehzahleignung als 25-Grad-Lager.

15. Juni 2010

Bei Spindellagern handelt es sich um Radial-Schrägkugellager nach DIN 628-6 mit erhöhter Genauigkeit und in der Regel mit einem Berührungswinkel von 15 oder 25 Grad. Ihre Hauptanwendung finden sie im Werkzeugmaschinenbau, wo sie satzweise in Arbeitsspindeln eingesetzt werden.

Dabei besitzen aber sowohl die 15-Grad-Ausführung als auch die 25-Grad-Ausführung jeweils bestimmte Eigenschaften: Die 15-Grad-Ausführung eignet sich eher für höhere Drehzahlen und vorrangig radialer Belastung. Die Lastaufnahme bzw. Steifigkeit in axialer Richtung ist hingegen vergleichsweise gering. Zudem stellt sich bei hohen Drehzahlen ein noch geringerer Kugelanlagewinkel ein, da die auf die Wälzkörper wirkende Zentrifugalkraft die Kugeln radial nach außen drückt.

Das Problem bei den beiden Ausführungen ist, dass bei modernen Werkzeugmaschinen die an die Lagerung gestellten Bedingungen mit einer Entweder-oder-Entscheidung für ein Spindellager mit einem Berührungswinkel von 15 oder 25 Grad oft nur unzureichend zu erfüllen sind.

Optimierter Winkel

Denn Werkzeugmaschinen sind häufig Mehrzweckmaschinen mit wechselnden Anforderungen, wie zum Beispiel Bearbeitungszentren, Drehmaschinen mit Zusatzspindeln und angetriebenen Werkzeugen oder Universalschleifmaschinen für Innen- und Außenbearbeitung. Die Berliner Universal-Kugellager-Fabrik (UKF) hat deshalb Spindellager der Bauformen USS (einreihig) und USO (doppelreihig, O-Anordnung) mit dem sogenannten optimierten Kugelanlagewinkel entwickelt. Dabei liegt der optimale Druckwinkel aber nicht beim arithmetischen Mittelwert von 20 Grad, wie man vereinfacht annehmen könnte. Sondern den größten Nutzen erzielt man mit einem Kontaktwinkel von genau 21 Grad. Der Axialkraftgewinn des winkeloptimierten Lagers ist gegenüber einem Lager mit einem Berührungswinkel von 15 Grad bereits beträchtlich, ebenso die Drehzahlsteigerung im Vergleich zum Lager mit einem Berührungswinkel von 25 Grad. USS- und USO-Lager verfügen über große Kugeln und daher hohe Tragzahlen. Sie sind in den für Spindellager üblichen Reihen 719 und 70 als Katalogteile lieferbar. Andere Maßreihen, z.B. 718 oder 72, bietet das Unternehmen bei wirtschaftlichen Stückzahlen auf Anfrage ebenfalls mit optimiertem Kugelanlagewinkel an. Mit der Bezeichnung USSC beziehungsweise USOC sind zudem Hybridlager mit Keramik-Wälzkörpern für höhere Drehzahlen lieferbar bzw. mit dem Vorsetzzeichen XH mit Ringen aus Cronidex-Stahl. Optionen wie Direktschmierung durch den Außenring oder beidseitige Abdichtung mit nichtberührenden Deckscheiben sind ebenso möglich. Die Laufgenauigkeit reicht bis zur UKF-Qualitätsklasse HQ, also besser als die allgemein verbreiteten Spindellager-Genauigkeiten P4 oder P2.

Hans-Joachim Reimann, UKF/aru

Fakten

- Das Unternehmen Universal-Kugellager-Fabrik (UKF) wurde 1930 in Berlin-Charlottenburg gegründet.

- Das Produktportfolio von UKF umfasst: Spindellager (auch zweireihig), mehrreihige Lagereinheiten, optimierte Kugelanlagewinkel, rollende Kugelführung, Hybridlager, angepasste Lagervorspannung, und verschiedene Maschinenspindeln.

Erschienen in Ausgabe: 04/2010