Inhaltsverzeichnis
1. Konzeptionelle Lösung: gepaarte Lager
2. Mit Know-how zu noch höheren Drehzahlen
3. Direkter Kontakt zum Hersteller
Auch jenseits der präzisen HSC- und Schleifbearbeitung von Metallen kommen heute in vielen Maschinen hohe Drehzahlen vor, z. B. in der Medizintechnik, in der Dentaltechnik, in der Elektronikfertigung, in angetriebenen Werkzeugen für die Holzbearbeitung usw. Diesen Maschinen gemein sind relativ kleine Lagerdurchmesser und hohe Drehzahlen von bis zu 60.000 min-1 bei mittleren Anforderungen an die Präzision.
Durch die hohen Drehzahlen radial belasteter Radialrillenkugellager machen sich Effekte bemerkbar, die normalerweise vernachlässigbar sind: Tritt die Kugel aus der Lastzone aus, verliert sie den Kontakt zum Innenring und muss vom Käfig weitertransportiert werden. Dabei nimmt ihre Rotationsgeschwindigkeit ab. Der Käfig wird mechanisch stark belastet und Gleiteffekte zwischen Wälzkörper und Laufbahnen treten auf. Beim Eintritt in die Lastzone muss die Kugel wieder von den Laufbahnen beschleunigt werden.
Die starke mechanische und tribologische Belastung von Wälzkörpern, Laufbahnen und Käfigen hat zur Folge, dass rein radial belastete Kugellager die maximal zulässigen Drehzahlen, die in den Katalogen angegeben sind, nicht erreichen. Tatsächlich wird die maximal zulässige Drehzahl bei rein radialer Belastung mit einem Korrekturfaktor um die Hälfte reduziert. Soll das Drehzahlvermögen des Lagers zu 100 % ausgenutzt werden, muss das Radialkugellager axial mit einer Feder leicht vorgespannt werden. Nur so ist ein permanenter Kontakt zwischen den Laufbahnen und den Wälzkörpern sichergestellt. Fest vorgespannte Einzellager erreichen immerhin 80 % der zulässigen Nenndrehzahl.
Konzeptionelle Lösung: gepaarte Lager
Eine kosteneffiziente und bauraumsparende Lösung bietet Zwicker Kugellager aus Schöllnach, ein Hersteller von kleinen Präzisions-Rillenkugellagern und Tochterunternehmen der Künemund-Gruppe, an. Die Wälzlagerspezialisten aus dem bayerischen Wald schleifen die Stirnseiten ihrer Wälzlagerringe derart, dass zwei Kugellager ein Lagerpaar mit O-, X- oder Tandem-Anordnung bilden. Damit ist nicht nur das drehzahllimitierende Radialspiel aus den Lagern eliminiert. Die gepaarten Lager verfügen bei einem vergleichsweise sehr kleinen Außendurchmesser auch über eine sehr hohe radiale Tragfähigkeit; die Tandem-Anordnung zusätzlich über eine hohe axiale Tragfähigkeit.
Ein einreihiges Rillenkugellager müsste bei gleicher radialer Tragfähigkeit deutlich mehr Bauraum beanspruchen. Außerdem wäre konstruktiv eine zusätzliche Anstellfeder erforderlich, um das Einzellager axial vorzuspannen. Dies vergrößert den benötigten Bauraum zusätzlich. Mit den abgestimmten Lagerpaaren jedoch entsteht eine besonders robuste und kompakte Lagerlösung für schnelldrehende Maschinen. Die hohe Tragzahl der Lagerpaare ermöglicht kleine Wellen- bzw. Außendurchmesser. Der kleine Außendurchmesser kann z. B. in der mehrspindligen Holzbearbeitung von Möbeln eingesetzt werden, um im üblichen Lochraster von 32 mm zu bohren.
Mit Know-how zu noch höheren Drehzahlen
Insbesondere bei den dünnwandigeren Baureihen 617, 618 und 619 spielen die Form- und Maßtoleranzen von Welle und Bohrung, aber auch die Winkligkeit der Anlageflächen bzw. Wellenschultern eine wichtige Rolle für die erreichbare Drehzahl der Lager. Abweichungen übertragen sich leicht auf die Laufbahn. Daher stimmt Zwicker die Toleranzen der Lager aber auch der Umgebungskonstruktion eng mit den Anwendern ab.
Die gepaarten Rillenkugellager werden grundsätzlich in der gegenüber Standardlagern höherwertigen Genauigkeitsklasse P5 angeboten. Auch die übrigen Lagerkomponenten sind auf hohe Drehzahlen abgestimmt. Als Wälzlagerkäfige werden neben dem Standard-Stahlkäfig u. a. Kunststoffkäfige aus Polyamid, faserverstärktem Phenolharz und sogar PEEK angeboten, die den zulässigen Drehzahlbereich um bis zu 60 % erweitern. Besonders häufig kommen diese Käfige in Kombination mit Keramikkugeln zum Einsatz. Sie ermöglichen eine weitere Erhöhung der Drehzahlen um etwa 25 %.
Die Weiterentwicklung der Fette und die zunehmende Felderfahrung hat auch deren Einsatzbereich für sehr schnelllaufende Lager deutlich erweitert. Zwicker verwendet in den hochdrehenden Lagern ausgewählte Fette mit einem relativ steifen Verdicker und einem viskosen Grundöl. Dadurch wird die Walkarbeit reduziert und das Lager läuft kühler. Derart kombiniert erreichen gepaarte und abgestimmte Rillenkugellager von Zwicker in P5-Genauigkeit mit PEEK-Käfig und Keramikkugeln um bis zu 90 % höhere Nenndrehzahlen gegenüber Standardkugellagern mit Vorspannung . Lieferbar sind die gepaarten Lager für Innendurchmesser von 5 bis 35 mm und für die Baureihen 617, 618, 619, 60 und 62.
Direkter Kontakt zum Hersteller
Volker Köbernick, Leiter der Anwendungstechnik erklärt abschließend: „Mit abgestimmten Lagerpaaren können wir heute kostengünstige und bauraumreduzierte Lagerungen für sehr hohe Drehzahlen anbieten und damit Anwendungen eröffnen, die früher in diesem Kostenrahmen undenkbar gewesen wären. Voraussetzung ist jedoch eine intensive Abstimmung mit dem Kunden hinsichtlich seiner Anwendung. Auf die Auswahl eines geeigneten Käfigs und eines passenden Fettes sowie die Auslegung des Lagers und der Toleranzen von Welle und Bohrung legen wir besonderen Wert.“ bec
Detaillierte Informationen zu Klein-, Sonder- und Miniaturkugellagern gibt es im Katalog:
hier.pro/KMSEp
Messe Motek 2018: Halle 6, Stand 6228
