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Zerspanung

Schutzsystem bewahrt die Motorspindel vor Kollisionsschäden

| Redakteur: Rüdiger Kroh

Ein Motorspindel-Schutzsystem unterbricht den Kraftfluss der Motorspindel infolge einer kollisionsbedingten Überlast und schützt so die stoßempfindlichen Komponenten. Die Schutzeinrichtung umfasst einen Doppelflansch mit Permanentmagnet, der die Haftkraft an der Trennstelle aufbringt.

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Bild 1: Beispielhafte Ausführung des Motorspindel-Schutzsystems mit Motorspindel. (Bild: Jakob)
Bild 1: Beispielhafte Ausführung des Motorspindel-Schutzsystems mit Motorspindel. (Bild: Jakob)

In spanenden Werkzeugmaschinen führen heftige Kollisionen zwischen der Verfahrachse und dem Kollisionsgegenstand zu erheblichen Sachschäden. So sind 70% der Maschinenausfälle mit langen Stillstandszeiten und hohen Reparaturkosten durch Kollisionen bedingt. Hauptsächlich betroffene Komponenten stellen der Spindelmutterantrieb und die Motorspindel dar.

Kollisionen in Werkzeugmaschinen schädigen auch Motorspindel

Die Ursachen der Kollision sind vielfältig. Eine häufige Fehlerquelle bildet neben Programmierfehlern, falsch definierten Werkzeugen, fehlerhaften Nullpunktverschiebungen, nicht berücksichtigten Störkonturen auch unbeabsichtigtes Verfahren der Maschinenachsen mit hohen Eilgangsgeschwindigkeiten. Manuelle Notstopps können oftmals den Crash nicht rechtzeitig verhindern.

Eine hohe Steifigkeit sowie hohe Verfahrgeschwindigkeiten von bis zu 1 m/s führen zu einer extremen Erhöhung der Kollisionskraft mit Spitzenkräften über 100 kN. Die werkzeugseitigen Folgen dieser Crashs sind neben Werkzeugbruch oftmals Schäden an den stoßempfindlichen Komponenten der Motorspindel.

40% der Lagerschäden resultieren aus Kollisionen

Untersuchungen zufolge sind 40% der Lagerschäden an Motorspindeln auf Kollisionen zurückzuführen. Daneben kommt es kollisionsbedingt zu weiteren Folgeschäden an Motorspindeln wie der Verformung der Welle oder des Werkzeugspannsystems, Undichtigkeiten der Drehdurchführungen und Ausfall des Drehgebers.

Die nach schweren Kollisionen erforderlichen Reparaturen schlagen mit Instandsetzungskosten von bis zu 70% des Neupreises der Motorspindel sowie mehreren Wochen Reparaturzeit zu Buche. Weitere Schadensfolgen wie Instandsetzung der Werkzeugmaschine, Produktionsausfall und Lieferverzug sind dabei noch nicht berücksichtigt. Untersuchungen zeigen, dass kollisionsbedingte Schadenshöhen von mehreren Zehntausend Euro für die Instandsetzung der Werkzeugmaschinen keine Seltenheit sind.

Mechanischer Schutz vor Kollisionen in Werkzeugmaschinen wirkt schnell

Mechanische Schutzsysteme entfalten ihre Wirkung, noch bevor die Maschinensteuerung über beispielsweise elektronische Prozessüberwachungssysteme reaktionszeitbedingt Maßnahmen wie Abbremsen, Reversieren und Stillstand der Vorschubachsen der Werkzeugmaschine zur Crashverhinderung einleiten kann.

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