Arten von Lagern

CNC-Maschinen verwenden Lager, um die Reibung zwischen verschiedenen Teilen zu minimieren und so die Effizienz zu steigern. Da Lager radiale und axiale Belastungen aufnehmen können, verringern sie Verschleiß, Vibrationen und Funktionsprobleme. Die Wahl des Lagers je nach Belastung, Drehzahl und Betriebsbedingungen ist einer der wichtigsten Faktoren zur Steigerung der Leistung und Lebensdauer einer Maschine. Mit anderen Worten: Lager tragen dazu bei, dass sich die Teile einer CNC-Maschine reibungslos drehen.

Zweck der Lager

Lager tragen Lasten und minimieren gleichzeitig die Reibung, sodass ein reibungsloser und kontinuierlicher Betrieb gewährleistet ist. Sie spielen eine Schlüsselrolle bei der Reduzierung von Energieverlusten und der Verbesserung der Zuverlässigkeit und Präzision von CNC-Maschinen. Letztendlich tragen Lager zur hohen Zuverlässigkeit von Geräten bei, indem sie Geräusche und Vibrationen reduzieren.

Vorteile der Verwendung von Lagern

• Reduzierung von Reibung und Verschleiß: Lager minimieren die Reibung und Belastung der Teile und erhöhen so die Lebensdauer der Teile und die Produktivität.

• Reibungslose Bewegung: Sie erleichtern die effiziente Bewegung von Teilen innerhalb der CNC-Maschine.

• Lastaufnahme: Lager tragen Lasten, die normalerweise sehr massiv sind und Stößen standhalten, und die Aufgabe, die Stabilität des Systems aufrechtzuerhalten, liegt bei ihnen.

• Geräusch- und Vibrationsreduzierung: Lager minimieren Geräusche und Vibrationen in CNC-Maschinen und ermöglichen so einen leiseren Betrieb.

Gängige Lagertypen:

Zu den häufigsten Arten von Kugellagern gehören:

Kugellager

CNC-Spindeln sind mit Kugellagern ausgestattet, da sie radiale und axiale Belastungen problemlos bewältigen können. Diese Lager können 20.000 U/min erreichen und sogar übertreffen, was sie ideal für Arbeiten wie Fräsen und Bohren macht. Aufgrund ihrer geringen Reibung und hohen Genauigkeit eignen sie sich zur Erzielung glatter Oberflächen und zur Einhaltung enger Toleranzen am Werkstück.

Selbstausrichtende Kugellager

Pendelkugellager sind aufgrund ihrer Genauigkeit in CNC-Maschinen sehr wichtig. Ihre Außenringlaufbahn ist kugelförmig, sodass sie Fluchtungsfehler zwischen Welle und Gehäuse ausgleichen und somit für radiale Belastungen geeignet sind. Diese Funktion ermöglicht es den CNC-Spindeln, auch bei geringfügigen Fehlausrichtungen im Betrieb ihre Genauigkeit beizubehalten.

Schrägkugellager

Schrägkugellager sind in CNC-Maschinen von entscheidender Bedeutung, die den kombinierten Belastungen von Axial- und Radialkräften ausgesetzt sind. Ihr Kontaktwinkel ermöglicht die Kraftübertragung zwischen den Laufbahnen für hochpräzise Aufgaben. Diese Lager werden in CNC-Spindeln und anderen Hochleistungsteilen eingesetzt, bei denen eine exakte Lastverteilung und Stabilität erforderlich sind.

Rillenkugellager

CNC-Maschinen verwenden Rillenkugellager, da diese vielseitig einsetzbar sind und hohe radiale und axiale Belastungen bewältigen können. Sie sind für den Betrieb bei hohen Geschwindigkeiten und minimaler Reibung ausgelegt. Diese Lager sind entscheidend für die Leistung von CNC-Motoren und -Spindeln. Darüber hinaus verfügen sie über ein niedriges Drehmoment, was für einen reibungslosen Betrieb und eine lange Lebensdauer bei verschiedenen CNC-Operationen sorgt.

Rollenlager

In den Linearführungen und Portalen der in die Anlage integrierten CNC-Maschinen kommen Wälzlager zum Einsatz. Die Hauptfunktion dieser Lager besteht darin, eine gleichmäßige Bewegung entlang der Maschinenachsen zu gewährleisten und schwere Lasten zu tragen. Rollenlager sind besonders wichtig bei Hochlastanwendungen, bei denen es bei der Bearbeitung auf Genauigkeit über große Entfernungen ankommt. Diese Lager können Lasten von bis zu 10.000 Pfund tragen. Belastbarkeit und eignen sich für Anwendungen, bei denen das zu schneidende Material sehr hart ist oder große Materialstücke verwendet werden.

Kegelrollenlager

Das Kegelrollenlager wird dort eingesetzt, wo hohe radiale und axiale Belastungen aufgenommen werden müssen. Diese Lager werden häufig in CNC-Spindeln für Anwendungen verwendet, die ein hohes Drehmoment erfordern. Sie können Lasten von mehr als 20.000 Pfund heben und mit einer Geschwindigkeit von 7.000 U/min arbeiten. Damit sind sie ideal für den Einsatz in Bereichen geeignet, in denen viel gefräst und gedreht wird, da Stabilität und Tragfähigkeit von entscheidender Bedeutung sind.

Zylinderrollenlager

Zylinderrollenlager eignen sich sehr gut für hohe Radiallasten, da die Belastung entlang der Linie durch die Rollen und die Lagerringe erfolgt. Sie können auch moderate Axialkräfte aufnehmen und eignen sich daher für CNC-Maschinen, die schwere Einsätze erfordern. Bei den Lagern kann es sich um einreihige oder mehrreihige Rollenlager handeln, wobei jeder Typ die Tragfähigkeit des Lagers erhöht. Eine große Kontaktfläche der Rollen mit dem Außenring erhöht die Tragfähigkeit des Lagers, führt jedoch zu hoher Reibung.

Nadellager

Nadellager sind eine Unterkategorie der Zylinderrollenlager und zeichnen sich durch kleine und dünne Rollen mit einem maximalen Durchmesser von 6 mm aus. Nadellager sind im Allgemeinen dünne Lager, die dort eingesetzt werden, wo der Platz sehr begrenzt ist und hohe radiale Belastungen auftreten. Aufgrund ihrer Konstruktion können sie mit hohen Geschwindigkeiten laufen und eignen sich ideal für CNC-Anwendungen mit unterschiedlichen Lasten und Geschwindigkeiten. Aufgrund der geringen Größe der Rollen ist jedoch mit Kantenbelastungen zu rechnen und die Reibung ist im Vergleich zu anderen Lagern relativ hoch.

Kreuzrollenlager

Kreuzrollenlager sind zylindrische Rollen und so angeordnet, dass jede zweite Rolle in entgegengesetzter Richtung zur anderen angeordnet ist. Diese Konstruktion erhöht auch die Steifigkeit und Genauigkeit des Lagers bei der Bewältigung der axialen und radialen Belastungen. Diese Eigenschaften machen sie optimal für den Einsatz in Anwendungen, die anspruchsvolle Vorgänge erfordern. Obwohl diese Lager unter hohen Belastungsbedingungen eine recht gute Leistung erbringen, sind sie relativ schwierig zu montieren und können falsch ausgerichtet werden.

Sphärische Lager

Gelenklager sind die Allzweckeinheiten, die in CNC-Maschinen zur Bewältigung von Winkelbewegungen und mehrachsigen Belastungen eingesetzt werden. Sie sind besonders nützlich bei mehrachsigen CNC-Maschinen, wo sie die Bewegungsrichtung ändern und gleichzeitig gleichmäßig sein können. Diese Lager können bis zu 30.000 Pfund tragen, wodurch die Maschine die ganze Zeit über reibungslos läuft, während sie an einer bestimmten Aufgabe arbeitet.

Nadellager

Nadellager sind klein, aber sehr robust und werden an Orten eingesetzt, an denen der Platz eine große Rolle spielt. Obwohl sie kompakt sind, können sie mit sehr hohen Drehzahlen von bis zu 10.000 U/min betrieben werden und können auch Radiallasten von bis zu 2.000 Pfund tragen. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit und präzisen Bewegung der Maschinen verwenden CNC-Maschinen Nadellager in den beweglichen Teilen der Maschinen wie dem Werkzeugwechsler und dem Vorschubmechanismus.

Gleitlager

Gleitlager sind insofern sehr nützlich, als sie ohne große Komplexität für reibungsarme Gleitflächen in CNC-Maschinen sorgen. Es wird hauptsächlich auf Linearführungen und Gleitvorrichtungen angewendet und kann statische Lasten von über 50.000 Pfund tragen. Gleitlager sind sehr stabil und selbstschmierend und eignen sich daher für den Einsatz unter extremen Bedingungen über einen längeren Zeitraum.

Drucklager

Axiallager sind für die Bewältigung axialer Belastungen in CNC-Maschinen und insbesondere bei Hochdruckanwendungen wie Tiefbohren von entscheidender Bedeutung. Diese Lager halten die Position der Komponenten unter hohem Druck aufrecht und können axiale Belastungen von bis zu 30.000 Pfund bewältigen. Daher tragen Axiallager zur Reduzierung der Reibung und zur genauen Positionierung von CNC-Maschinen bei; Diese Maschinen funktionieren auch in anspruchsvollen Umgebungen optimal.

Magnetlager

Magnetlager sind in der CNC-Bearbeitung vergleichsweise neu und haben keinen Kontakt mit den Wellen oder anderen rotierenden Teilen; Stattdessen verwenden sie Elektromagnete, um diese Teile aufzuhängen. Dadurch können CNC-Spindeln hohe Geschwindigkeiten erreichen und gleichzeitig sehr genau sein, was bei Präzisionsarbeiten sehr wichtig ist. Sie eignen sich am besten für den Einsatz in Situationen, in denen eine hohe Rotationsgeschwindigkeit erforderlich ist und die Verschleißrate gering ist, sodass die Genauigkeit des Getriebes erhalten bleiben kann. Magnetlager können mit mehr als fünfzigtausend Umdrehungen pro Minute und mit sehr geringer Reibung rotieren.

Keramiklager

Keramiklager aus Siliziumnitridmaterial eignen sich ideal für CNC-Drehen mit hoher Geschwindigkeit und hoher Temperatur. Sie sind sehr verschleißfest und korrosionsbeständig und sorgen so für eine lange und effiziente Lebensdauer von CNC-Spindeln. Ihr niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient ermöglicht die präzise Bearbeitung von Teilen auch bei hohen Temperaturen. Keramiklager sind für hohe Geschwindigkeiten und Temperaturen von bis zu 1.800 °F ausgelegt und selbstschmierend.

Hydrostatische Lager

Verwenden Sie unter Druck stehende Flüssigkeit, um den Kontakt zwischen Oberflächen zu reduzieren und so die Präzision bei CNC-Anwendungen mit hoher Belastung zu verbessern. Sie sind in Fällen nützlich, in denen die CNC-Maschinen eine präzise Positionierung erfordern, insbesondere bei Anwendungen, die hohe Lasten erfordern. Diese Lager bieten Halt und Präzision für die bearbeiteten Teile und erhöhen so deren Standard. Hydrostatische Lager können Lasten von bis zu 1000 Tonnen mit Abweichungen von einem Mikrometer tragen.

Auswahl der richtigen Lager für den Einsatz in CNC-Maschinen

1. Lasthandhabung

• Radiale und axiale Belastungen: CNC-Maschinen unterliegen einer radialen Kraft, also Kräften in einer Richtung senkrecht zur Welle, und einer axialen Kraft, also Kräften in Richtung der Welle. CNC-Spindeln gehören zu den Anwendungen, bei denen Rillenkugellager hauptsächlich zur Aufnahme radialer Belastungen eingesetzt werden können. Wenn das System beispielsweise axialen Belastungen ausgesetzt ist, wie bei einigen Spindelkonstruktionen, werden Axial- oder Axiallager bevorzugt.

• Lastgröße: Für die leichteren Lasten werden Kugellager verwendet, da diese präzise sind und einen ruhigen Lauf haben. Andererseits eignen sich Rollenlager für hochbelastete CNC-Anwendungen wie große Fräsmaschinen oder Drehmaschinen besser für die Bewältigung großer Lasten.

• Gemischte Belastungen: Bei mäßiger Belastung können Rillenkugellager oder Schrägkugellager in CNC-Maschinen eingesetzt werden, die sowohl radialen als auch axialen Belastungen ausgesetzt sind. Bei hohen Belastungen wird mit Kegelrollenlagern die erforderliche Festigkeit und Zuverlässigkeit der Anwendung erreicht.

• Schwere Lasten und niedrige Geschwindigkeiten: Die Gleitlager eignen sich für den Einsatz, bei dem die CNC-Maschinen bei hohen Lasten, aber niedrigen Geschwindigkeiten eingesetzt werden, da die Gleitlager nicht den Einschränkungen hoher Geschwindigkeiten unterliegen.

2. Drehzahl

• Hochgeschwindigkeitsanwendungen: Maschinen mit hohen Geschwindigkeiten, beispielsweise solche mit Präzisionsspindeln, benötigen Rillenkugellager, Schrägkugellager oder Zylinderrollenlager. Solche Lager können hohe Drehzahlen bieten und gleichzeitig sehr genau sein.

• Anwendungen mit niedriger Drehzahl: Für CNC-Maschinen mit niedriger Drehzahl empfiehlt sich die Verwendung von Kegelrollenlagern, da diese bei niedriger Drehzahl eine hohe Belastung aufnehmen können.

• Geschwindigkeitsbeschränkungen von Axiallagern: Axialkugellager sind aufgrund ihres begrenzten Geschwindigkeitsbereichs nicht für Hochgeschwindigkeits-CNC-Operationen geeignet. Sie eignen sich besser für das Schneiden mit niedriger Geschwindigkeit in CNC-Maschinen als für das Schneiden mit hoher Geschwindigkeit.

• Zusammenhang zwischen Größe und Geschwindigkeit: Im Allgemeinen ist zu beobachten, dass die kleineren Lager, die in CNC-Maschinen verwendet werden, in der Lage sind, bei höheren Geschwindigkeiten zu arbeiten. Die zu verwendenden Lager sollten so ausgewählt werden, dass sie mit den erforderlichen Drehzahlen laufen, ohne die Grenzdrehzahlen zu überschreiten.

3. Präzisionsanforderungen

• Hohe Präzisionsanforderungen: Für die Feinbearbeitung, die zu den CNC-Maschinen gehört, die hohe Präzision erfordern, sind möglicherweise hochwertige Lager erforderlich. Um die genaue Drehung der Spindel und einen geringen Schlag zu gewährleisten, sind Rillenkugellager, Schrägkugellager und Zylinderrollenlager ideal.

• Standardmaschinen: Bei den meisten CNC-Maschinen mit normalen Toleranzanforderungen sind normale Lager der ISO P0 (Klasse 0) für die meisten Anwendungen ausreichend und genau genug.

4. Überlegungen zur Steifigkeit

• Lagersteifigkeit: Bei CNC-Maschinen, insbesondere solchen mit Hochgeschwindigkeitsspindeln, ist die Steifigkeit sehr wichtig. Zylinder- und Kegelrollenlager werden wegen ihrer Steifigkeit und Verformungsbeständigkeit bei Hochlastanwendungen bevorzugt.

• Vorspannung für Stabilität: Um die Steifigkeit zu erhöhen und die Vibration der CNC-Spindeln zu minimieren, können die Lager wie Schrägkugellager und Kegelrollenlager vorgespannt werden. Bei diesem Vorgang wird beim Einbau eine Axialkraft eingesetzt, um eine gute Fixierung des Trägers zu gewährleisten.

5. Zusätzliche Faktoren

• Platzbeschränkungen: Wenn der radiale Platz in CNC-Maschinen begrenzt ist, können Nadellager oder Nadelrollen- und Käfigbaugruppen verwendet werden. Dadurch sind sie aufgrund ihrer geringen Größe für die Aufnahme hoher Lasten auf kleinen Flächen geeignet.

• Geräusch- und Vibrationskontrolle: Wenn Lärm- und Vibrationskontrolle für Ihre CNC-Maschine wichtig ist, sollten Sie geräuscharme Rillenkugellager verwenden. Sie tragen dazu bei, den Betrieb geräuschärmer und flüssiger zu gestalten.

• Hohe Geschwindigkeits- und Präzisionsanforderungen: Bei CNC-Anwendungen, bei denen Geschwindigkeit und Genauigkeit wichtig sind, wie im Fall von Bearbeitungszentren, ist es ratsam, sich für Lager mit höheren Präzisionsklassen zu entscheiden.

Zusammenfassung

Bei der Auswahl eines Lagers für die CNC-Bearbeitung ist es wichtig, dessen Eigenschaften an Ihre spezifischen Anforderungen anzupassen. Zu den wichtigsten Faktoren, die berücksichtigt werden müssen, gehören die Art der Last, die die CNC-Maschine bewältigen kann, die Arbeitsgeschwindigkeit und der erforderliche Grad an Genauigkeit. Durch die sorgfältige Bewertung dieser Faktoren und den Vergleich verschiedener Lagertypen können Sie einen reibungslosen, effizienten und genauen Maschinenbetrieb gewährleisten. CNCYangsen bietet kompetente Lager- und Befestigungslösungen für Ihre CNC-Bearbeitungsanforderungen. Kontaktieren Sie uns noch heute, um ein sofortiges Angebot zu erhalten und die optimale Leistung Ihrer Ausrüstung sicherzustellen!