Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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Diagnose von Hauptspindellagern in Werkzeugmaschinen

1990 , Paluncic, Z. , Feil, A.

Bezüglich eines vorzeitigen Ausfalls ist das Hauptspindellagersystem ein besonders kritisches Bauelement einer Werkzeugmaschine. Während es einerseits höchsten Beanspruchungen ausgesetzt ist, läßt sich andererseits seine Lebensdauer, die im wesentlichen durch die Last- und Schmierverhältnisse beeinflußt wird, nicht zuverlässig vorhersagen. Für den Ausfall einer Wälzlagerung sind Schädigungsprozesse an Laufbahnen und Wälzkörpern verantwortlich, die meistens unerwartet auftreten und verschiedenste Ursachen haben können. Die gegenwärtig eingesetzten Verfahren zur Wälzlagerdiagnose basieren auf der Messung nur einer physikalischen Größe, wodurch nicht jeder Gefährdungszustand erfaßt wird. Die Verfahren sind meßgerätetechnisch sehr aufwendig, so daß eine praxisnahe Anwendung bei Werkzeugmaschineneingeschränkt ist. Das vorgestellte Diagnoseverfahren ist in der Lage, gleichzeitig mehrere Parameter bei Lagerschadensentwicklungen zu erfassen und daraus auf den Lagerzustand zu schließen. Die Sch adenserkennung erfordert keine aufwendige Signalanalyse oder Berechnungen. Die charakteristischen Merkmale werden direkt aus den gemessenen Signalen durch elektronischeVerarbeitung gewonnen, so daß die Lagerdiagnose mit einem kostengünstigen Mikrorechner durchgeführt werdenkann.

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Verfahren zum Messen thermisch bedingter Dehnungen

1989 , Hoffmann, E. , Paluncic, Z.

Gemessene Temperaturen können dazu verwendet werden, thermisch bedingte Verlagerungen an Werkzeugmaschinen zu kompensieren. Bisher bekannte Kompensationsverfahren begnügen sich mit einigen wenigen Temperaturmeßstellen. Für die thermisch bedingten Verformungen sind jedoch Temperaturfelder in den Bauteilen verantwortlich. Deshalb sind diese Kompensationsverfahren bei schnellen Drehzahlwechseln weniger geeignet. Dies gilt vor allem dann, wenn thermisch bedingte Verformungen an bewegten Bauteilen, wie beispielsweise Werkzeugmaschinen-Hauptspindeln, gemessen werden sollen. Bessere Ergebnisse erhält man, wenn zur Kompensation ein Meßsignal verwendet wird, das der mittleren Temperatur in Verformungsrichtung proportional ist. Solche Signale liefern Widerstandsthermometer mit Meßwicklungen aus Platin oder Nickel.

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Ausgleich von Axial- und Winkelverlagerungen an Drehmaschinen durch Beheizen

1989 , Hoffmann, E. , Paluncic, Z.

Eine Möglichkeit, thermisch bedingte Verlagerungen zu minimieren, besteht darin, eine endliche, aber zeitlich konstante Sollverlagerung zu erzielen. Dies kann durch Kühlen oder Beheizen bzw. durch eine Kombination beider Maßnahmen erfolgen. Bei den bisherigen Verfahren wurde die Energie, die zum Ausgleich der Verformungen notwendig war, über den Lagerschmierstoff zugeführt. Ein anderes Verfahren besteht darauf, über die Schmierstoffmenge die Verluste in den Lagern zu beeinflussen. Bei dem hier vorgestellten Verfahren werden Spindel und Spindelstock durch separate Heizungen beheizt. Aufgrund des hohen Wärmeleitwiderstands eines Lagers in radialer Richtung ist es damit möglich, beide Baugruppen nahezu unabhängig voneinander zu beeinflussen und die axiale Spindelverlagerung konstant zu halten bzw. auszugleichen.

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