Analyse des Bewegungsverhaltens der Komponenten in Spindellagern mittels Hochgeschwindigkeitsvideographie

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Lars Holland

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Die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit von Werkzeugmaschinen hängt entscheidend von der Qualität und Zuverlässigkeit der Motorspindel ab. Besonders der hochgenauen Lagerung kommt dabei eine entscheidende Rolle zu. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die generelle Laufgüte der sogenannten Spindellager. Das Laufgeräusch wird dabei vom Kunden häufig als Qualitätsmerkmal herangezogen und erhöhte Laufgeräusche werden folglich als fehler- bzw. mangelhaft angesehen. Die Geräuschentwicklung, speziell beim sogenannten (Käfig-)Rasseln, ist noch nicht ausreichend erklärt und verstanden. Einer Betrachtung des Bewegungsverhaltens der Lagerkomponenten, insbesondere auch deren gegenseitigen Interaktionen, kommt daher eine entscheidende Bedeutung zu. Die in dieser Arbeit vorgestellte Methode ermöglicht die berührungslose Analyse des Käfig- und des Kugelbewegungsverhaltens an unveränderten Spindellagern. Die Vergleiche verschiedener Einflussparameter wie Drehzahl, Vorspannung, Lagerkäfiggeometrie und Schmierung zeigten signifikante Unterschiede des Bewegungsverhaltens der Lagerkomponenten, speziell des Käfigs. Besonders interessant ist in diesem Kontext der Vergleich des sogenannten Käfigorbits eines stabil laufenden Lagers mit dem eines instabil laufenden. Bei letzterem konnten äußerst unerwartete Phänomene sichtbar gemacht werden.