Was ist eine Spindel?
Eine Spindel ist eine rotierende Welle.
Die ursprüngliche Bedeutung von Spindel ist diejenige Spindel, die das Garn auf einer Spinnmaschine aufwickelt, aber in der Technik bezieht sie sich hauptsächlich auf die Achse, die sich an einer Werkzeugmaschine dreht. An dieser Achse werden die Werkzeugschneiden zur Bearbeitung befestigt.
Wenn die Schneide feststeht und das Werkstück rotiert wie z. B. bei einer Drehmaschine, ist es die Welle, auf der das Werkstück montiert ist und sich dreht. Die Werkzeugschneide und das Werkstück sind am Ende der Welle montiert und werden manchmal zusammen als Spindel oder Welle bezeichnet. Das rotierende Objekt selbst oder die rotierende Vorrichtung wird auch als Spindeleinheit oder kurz als Spindel bezeichnet.
Andere Verwendungszwecke von Spindeln sind der Drehpunkt der Hinterräder von Autos mit Frontantrieb und der Vorderräder von Autos mit Heckantrieb sowie Festplattenlaufwerke, DVDs und andere Speichermedien in Computern und anderen Geräten sowie Teile von Wasserhähnen.
Anwendungen von Spindeln
Spindeln sind Vorrichtungen, mit denen Objekte mit hoher Präzision gedreht werden. Werkzeugschneiden und Werkstücke werden an der Spindel befestigt und von ihr gelöst, wodurch eine Fehlausrichtung zwischen der Drehachse und der Mittelachse des Werkstücks entsteht. Diese Fehlausrichtung wird als Rundlauf bezeichnet und ist direkt mit Fehlern in der Bearbeitungsgenauigkeit verbunden.
Wenn die Drehgenauigkeit der Spindel schlecht ist, verschlechtern sich auch die Oberflächeneigenschaften nach der Bearbeitung, was sich auf die Erscheinungsqualität auswirkt. Neben dem Rotationsfehler der Spindel selbst ist eine Spindel, die sich stabil und mit minimalen Fluchtungsfehlern beim Anbringen und Lösen von Werkzeugschneiden und Werkstücken dreht, für die Präzisionsbearbeitung unerlässlich.
Drehmaschinen und Fräsmaschinen sind typische Beispiele für Werkzeugmaschinen. Drehbänke verwenden eine Spindel, um das Objekt zu drehen. Bei Fräsmaschinen hingegen wird das Werkzeug mit Hilfe einer Spindel in Rotation versetzt.
Funktionsweise der Spindeln
Da eine Spindel ein Mechanismus oder ein Gerät ist, das eine Drehbewegung ausführt, benötigt sie eine Energiequelle, um die Drehbewegung zu erzeugen. Hauptsächlich werden Elektromotoren zur Erzeugung der Drehbewegung eingesetzt, aber auch Druckluftmotoren werden verwendet.
In den meisten Fällen werden Drehzahl und Drehmoment nicht durch direkte Kraftübertragung vom Motor, sondern über Zahnräder oder Riemenscheiben gesteuert, um optimale Bearbeitungsbedingungen zu gewährleisten. Spindeln verwenden im Allgemeinen auch Lager, um eine stabile und hohe Rotationsgenauigkeit zu gewährleisten.
Einige Spindeln verwenden berührungslose Lager wie Luft- oder Hydrauliklager, um die Genauigkeit weiter zu verbessern. Da es sich bei der Spindel um die rotierende Welle einer Werkzeugmaschine handelt, sind Verschleißerscheinungen aufgrund der durch die Bearbeitung verursachten Vibrationen und Belastungen unvermeidlich. Daher muss durch regelmäßige Wartung und den Austausch von Teilen eine konstante Rotationsgenauigkeit aufrechterhalten werden.
Die gängigste Prüfmethode besteht darin, ein Prüfwerkzeug an der Spindel zu befestigen, ein zylindrisches Objekt zu runden und die Differenz mit der Rundheit des zylindrischen Objekts zu vergleichen.
Arten von Spindeln
Spindeln lassen sich je nach Antriebssystem, Aufbau und Genauigkeit in verschiedene Typen einteilen:
1. Von außen angetriebene Spindel
Dieses System wird in Verbindung mit anderen Energiequellen, wie z. B. einem externen Motor, zum Drehen der Spindel verwendet und wird auch Riemenspindel genannt, sie verfügt über eine erhöhte oder reduzierte Geschwindigkeit auf eine bestimmte Drehzahl.
2. Eingebaute Motorspindel
Der Motor und die Spindel sind in einer einzigen Einheit integriert, die auch als Motorspindel bezeichnet wird. Die Welle des Motors fungiert als Spindel, wodurch sie kompakt ist und eine hochpräzise Bearbeitung ermöglicht. Spindeln werden in verschiedenen Werkzeugmaschinen verwendet und kommen auch in Roboterhänden zum Einsatz.
3. Luftspindel
Luftspindeln sind Spindeln, die von hydrostatischen Luftlagern getragen oder durch Druckluft angetrieben werden. Hydrostatische Luftlager stützen die Spindeln berührungslos, was zu geringen Lagerverlusten, leisem Betrieb und keiner Verunreinigung durch Öl führt. Sie sind für Anwendungen geeignet, bei denen Öl nicht verwendet werden kann.
Druckluftspindeln haben den Vorteil einer hohen Drehgenauigkeit und einer geringen thermischen Verformung der Spindel. Für den Antrieb wird eine Luftturbine oder ähnliches verwendet. Der Nachteil ist, dass das Drehmoment gering ist und sich die Drehzahl je nach Schnittwiderstand leicht ändern kann.
Druckluftmotorspindeln, die von einem Druckluftmotor angetrieben werden, werden für Anwendungen mit niedriger Drehzahl verwendet. Sie eignen sich für die Bearbeitung mit hohem Drehmoment bei relativ niedrigen Drehzahlen.
4. Hochfrequenzspindel
Hierbei handelt es sich um Spindeln, bei denen ein Hochfrequenzmotor in die Spindel eingebaut ist. Sie werden zur Erhöhung der Drehzahl oder zur Steuerung von Drehzahl und Drehmoment eingesetzt und dienen zur Erhöhung der Drehzahl und zur Steuerung von Drehzahl und Drehmoment.