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Wartungstipps

Wartung und Instandhaltung von Spindeln

Wartung und Instandhaltung von Elektrospindeln

Planmäßige vorbeugende Wartungsarbeiten sorgen dafür, dass Ihre Spindel weiterhin optimal arbeitet.

Reinigung

Halten Sie Spindelgehäuse, Gebläse, Lüfter und Leitungen sauber, damit die Kühlluft ungehindert zirkulieren kann. Reinigen Sie Werkzeugkegel, Spannzangenhohlräume, Wellen und Spannzangen mit denaturiertem Alkohol. Verwenden Sie niemals Schmiermittel oder Öle auf den Werkzeugen. Verschmutzte Werkzeuge können zu Fehlausrichtung, Unausgewogenheit, Durchrutschen des Werkzeugs und schlechter Schnittqualität führen.

Warmlauf

Elektrische Spindeln benötigen eine Aufwärmphase, um optimale Leistung zu erbringen. Lassen Sie eine kalte Elektrospindel nicht unter Last laufen. Zum Aufwärmen lassen Sie die Spindel 10 - 15 Minuten lang bei 9.000 Umdrehungen pro Minute laufen oder bis die Lager der Spindel eine Temperatur von 36,6 °C (menschliche Körpertemperatur) erreicht haben. Während dieser Warmlaufphase können die Lageraufnahmen und die Spindelwelle durch thermische Expansion ihre konstruktiven Abmessungen und Vorspannungen erreichen. Wird eine kalte Spindel mit Last beaufschlagt, führt dies zu vorzeitigem Ausfall der Lager.

Verlängerte Warmlaufphase

Wurde eine Spindel länger als sechs Monate ohne Drehung gelagert, muss vor Spindelbelastung eine verlängerte Warmlaufphase durchlaufen werden.

Abkühlung
Nach Arbeitsende das Kühlsystem (Gebläse, Druckluft oder Flüssigkeit) sowie die Druckbeaufschlagung der Lager (wenn vorhanden) 10 Minuten lang weiterlaufen lassen. Dadurch wird die Kondensatbildung reduziert, und es gelangen keine Schmutzpartikel in die Hohlräume der Lager.
Werkzeuge

Zur Reduzierung der Kräfte und der Wärmeentwicklung sowie zur Aufrechterhaltung der Schneidqualität stets scharfe Werkzeuge einsetzen. Beobachten Sie die Stromaufnahme der Spindel. Ein Anstieg deutet auf eine verminderte Schärfe der Werkzeuge hin. Von Werkzeugen erzeugte Wärme kann das Lagerfett überhitzen. Dadurch verdunsten die wesentlichen Komponenten des Fettes, was zur Verringerung der Lagerlebensdauer führt. Die maximale Lagertemperatur der Lageraufnahmen beträgt 65,5 °C. Höhere Temperaturen führen dazu, dass sich die Werkzeugträger in den automatischen Werkzeugwechselspindeln verkanten. Zur Vermeidung von Schäden ist darauf zu achten, dass alle Spindelsensoren korrekt arbeiten.

VORSICHT: Alle Elektrospindeln von PDS mit ATC sind ausschließlich für ISO- oder HSK-Werkzeughalter ausgelegt. BT-Werkzeugträger sind nicht untereinander austauschbar. Es dürfen ausschließlich ausgewuchtete Werkzeuge und Werkzeughalter eingesetzt werden. Alle Werkzeuge sind nach dem Schärfen neu auszuwuchten. Von nicht ausgewuchteten Werkzeugen erzeugte Vibrationen können schnell zur Zerstörung der Lager führen. Verschlissene, zerkratzte oder deformierte Werkzeugträger und Spannzangen durch neue ersetzen, um ein Durchrutschen des Werkzeugs und Unwuchten durch Seitenschlag zu vermeiden. Die normale Lebensdauer von Spannzangen beträgt < 700 Stunden. Durchrutschende Werkzeuge veranlassen Bediener, die Spannzangenmuttern zu stark anzuziehen, was zu Schäden an den Gewinden führt.

  1. V(1) – Spindelspannung
  2. V(2) – Zweite Spindelspannung (nur für Spindel mit zwei Spannungen)
  3. Maximale Spannungsfrequenz (Beginn des konstanten PS-Bereichs)
  4. Maximale Frequenz
  5. U/min (1) – Anfang des konstanten Leistungsbereichs (entspricht #3)
  6. Maximale U/min – Maximale Spindeldrehzahl
  7. Kilowatt-Leistung bei S1 ED
  8. PS-Leistung bei S1 ED
  9. Nennstrom bei einer bestimmten Spannung
  10. Seriennummer – in der Regel an zwei Stellen
  11. Spindelmodellnummer
Kehlmaschinenspindeln

Probleme wie gebrochene Wellen, festgefressene Lager und „verschweißte“ Werkzeuge können verhindert werden. Vorbeugung bedeutet für Sie bares Geld im Geldbeutel oder um genauer zu sein, Geld, das in Ihrem Geldbeutel BLEIBT.  Beginnen wir also mit den Grundlagen der Spindel.  Lagerdefekte treten nicht von einer Sekunde auf die andere auf, sondern bestehen schon länger – sie wurden bisher nur noch nicht bemerkt! Die meisten Lagersätze in heutigen Spindeln sind für 6000-7000 Betriebsstunden ausgelegt.  Hier gibt es viele Variablen: Material, Spanbelastung, Auswuchtung - all das wirkt sich auf die Lebensdauer der Lager aus.  Je geringer die Arbeitsbelastung und je besser die Auswuchtung des Werkzeugs, desto länger die Lebensdauer der Lager.  Bei jedem Werkzeugwechsel sollte der Bediener die Welle vorsichtig drehen und prüfen, ob sich irgendetwas nicht richtig anfühlt.  Das Ganze dauert nur etwa 5 Sekunden, also verschwenden Sie keine Zeit.

Wenn ein Lager einen Defekt hat, spüren Sie in der Regel einen Widerstand, ein Schleifen oder unruhiges Laufen.  Der übliche „Freilauf“ ist möglicherweise nicht mehr vorhanden. Eventuell bemerkt man auch eine deutliche Verschlechterung der Schnitt- und Oberflächenqualität. Bei diesen Anzeichen bahnt sich eine teure Reparatur an.  Die Spindel sollte sofort von der Maschine abmontiert und zur Reparatur eingeschickt werden. Wenn Sie proaktiv sind, können Sie somit im Voraus eine gewisse Ausfallzeit einplanen. Sie bestimmen über die Stillstandszeiten, nicht die Stillstandszeiten über Sie!

Oft sehen wir, dass die Zerstörung von Lagern Folgeschäden an der Welle oder dem Lagergehäuse hervorruft, die dann zu Totalschäden an der Anlage führen.  Hierbei ist das Spindelgehäuse oft bläulich bzw. schwarz verfärbt.  Diese Spindel hat sich also vor dem Stillstand deutlich erhitzt.  Irgendwer hat hier nicht aufgepasst, denn bevor diese Spindel sich festgefressen hat, muss sie unglaublichen Lärm verursacht haben.  Wäre die Spindel früher zur Reparatur eingeschickt worden, hätte sie vielleicht nur einen Lagertausch mit anschließendem Auswuchten benötigt.  Erinnern Sie sich noch daran, was wir vorher über das „Geld im Geldbeutel“ sagten?

Das Auswuchten von Werkzeugen ist einer der wichtigsten Faktoren für eine lange Lebensdauer der Spindel. Befolgen Sie die Herstelleranweisungen für das von Ihnen genutzte Werkzeug und stellen Sie sicher, dass lose Messer alle innerhalb einer Differenz von 1/10 Gramm liegen.

Stellen Sie sicher, dass Abstandsstücke und Kontermuttern stets in einwandfreiem Zustand sind und die Kontaktflächen keine Grate und Kerben aufweisen. Das Ziel ist, dass sie alle ordnungsgemäß gegen den Werkzeugkörper drücken, damit sich alles richtig dreht und es nicht zu Rundlaufabweichungen oder Unwucht kommt.

Wenn ein Lager einen Defekt hat, merkt man üblicherweise ein Schleifen oder unruhiges Laufen.  Der übliche „Freilauf“ ist möglicherweise nicht mehr vorhanden. Eventuell bemerkt man auch eine deutliche Verschlechterung der Schnitt- und Oberflächenqualität. Bei diesen Symptomen bahnt sich eine teure Reparatur an.  Die Spindel sollte sofort von der Maschine abmontiert und zur Reparatur eingeschickt werden.  Wenn Sie am Ball bleiben, können Sie die Ausfallzeit sogar im Voraus planen.  Sie bestimmen über die Stillstandszeiten, nicht die Stillstandszeiten über Sie!

Oft sehen wir, dass die Zerstörung von Lagern Folgeschäden an der Welle oder dem Lagergehäuse hervorruft, die dann zu Totalschäden an der Anlage führen.  Hierbei ist das Spindelgehäuse oft bläulich/schwarz verfärbt.  Diese Spindel hat sich also vor dem Stillstand deutlich erhitzt.  Irgendwer hat hier nicht aufgepasst, denn bevor diese Spindel sich festgefressen hat, muss sie unglaublichen Lärm verursacht haben.  Wäre die Spindel früher zur Reparatur eingeschickt worden, hätte sie vielleicht nur einen Lagertausch mit anschließendem Auswuchten benötigt.  Erinnern Sie sich noch daran, was ich vorher vom „Geld im Geldbeutel“ gesagt habe?

Ich werde nicht allzu viel zur Werkzeugauswuchtung sagen, außer dass es sich dabei um einen der wichtigsten Faktoren für eine lange Lebensdauer bei Spindeln handelt.  Befolgen Sie die Herstelleranweisungen für das von Ihnen genutzte Werkzeug und stellen Sie sicher, dass lose Messer alle innerhalb einer Differenz von 1/10 Gramm liegen.

Prüfen Sie, dass Abstandsstücke und Kontermuttern stets in einwandfreiem Zustand sind und die Kontaktflächen keine Grate und Kerben aufweisen.  Das Ziel ist, dass sie alle ordnungsgemäß gegen den Werkzeugkörper drücken, damit sich alles richtig dreht und es nicht zu Rundlaufabweichungen oder Unwucht kommt.

Hydro-Lock-Spindeln

Uns begegnen viele Defekte, die vor allem an schlechter Bedienung und Wartung liegen. Nutzen Sie bei Ihren Hydraulikwerkzeugen immer den Sicherheitsring. Es gibt ihn aus gutem Grund!  Er verhindert, dass das Werkzeug mit der Welle verschweißt, wenn der Hydraulikdruck während des Betriebs plötzlich abfällt.  Das begegnet uns häufiger, als Sie sich vorstellen können. Normalerweise können wir die Anlage noch retten, aber nicht immer.  So oder so wird es teuer.

Vorsatzlager

Vorsatzlager stehen in der Liste der Ausfallhäufigkeit an nächster Stelle. Die meisten Maschinen sind so konstruiert, dass das Aggregat in der Trägerplatte „schwebt“, um zu verhindern, dass die axiale Spindelverstellung übermäßige Vorbelastung (Axialbelastung) auf das Lager ausübt.  Aus unklaren Gründen ist das Wartungs- und Bedienpersonal aber manchmal der Meinung, dass das Aggregat felsenfest stehen sollte und zieht es so an, dass es sich im Gehäuse nicht mehr bewegen kann.   Wenn nun die Hydraulikhülse mit Druck beaufschlagt wird, weil der Bediener eine axiale Verstellung durchführt, dauert es nicht mehr lang und das Lager ist defekt.  Auch das sind wieder vermeidbare Kosten.

Vorsatzlager und defekte Wellen

Dieser Defekt tritt häufig auf. Hauptsächlich passiert das bei unteren Spindeln, aber keine Stelle ist immun, wenn die Ausrichtung nicht perfekt ist.  An den meisten Maschinen ist die Vorsatzlagerplatte eine genutete Einheit an den unteren Spindeln. Das heißt, der Bediener muss erst einmal die Platte lösen, BEVOR Radialeinstellungen vorgenommen werden, damit sie zusammen mit der Spindel „schweben“ kann.  Häuft vergisst der Bediener dies jedoch oder missachtet diese grundlegende Anweisung und verstellt die Spindel ohne diesen Schritt. Denken Sie nun einmal an eine Büroklammer, die man hin- und herbiegen kann, bis sie bricht. Das passiert jetzt jedes Mal, wenn sich diese Spindel dreht. Die Welle bricht jedes Mal an derselben Stelle, und zwar genau an der Schulter des Spindelgehäuses. Dies ist ein vermeidbarer Defekt!

Wenn der Defekt an den oberen Spindeln auftritt, dann lassen Sie einen qualifizierten Experten die Ausrichtung der gesamten Spindel bzw. Vorsatzlagereinheit prüfen. Wenn Sie mehrere Maschinen gleicher Bauart besitzen, sollten Sie sicherstellen, dass sich alle Vorsatzlagerplatten in ihrer Ausgangsposition befinden (an der richtigen Maschine) und tauschen sie diese nicht untereinander.

HSK-Kehlmaschinenspindeln

Jetzt wird es interessant. Bei diesen Maschinen kann jede Menge schieflaufen. HSK ist zwar eine ausgezeichnete Werkzeugschnittstelle, die bei fast allen kritischen Materialabtragmaschinen zum Einsatz kommt, allerdings ist das Hauptproblem bei diesen Maschinen Dreck und Staub!

HSK kommt mit beidem nicht klar. Halten Sie also immer den Kegelbereich sauber. Stellen Sie sicher, dass die Kegelreinigung funktioniert und wenn Sie bei einer bestimmten Anlage die Spindel gerade nicht verwenden, installieren Sie am besten Abdeckstopfen!

Zugstangenfederspannung

Hierdurch wird das Werkzeug festgehalten. Wenn die Federspannung nicht den Angaben entspricht, muss sie angepasst werden. Das ist sowohl für die Sicherheit als auch für die Schnittqualität wichtig. Für Endnutzer stehen Zugstangenmessinstrumente und Test-Sets zur Verfügung, wenn ihnen der Gedanke, selbst Anpassungen durchzuführen, nicht unangenehm ist. Ansonsten lassen Sie die Fachleute ran. Die Spindel muss hierzu nicht von der Maschine abgenommen werden. Und weil wir gerade bei der Federspannung sind: Lassen Sie die Werkzeuge nicht in der Maschine, wenn diese über Nacht oder am Wochenende nicht in Betrieb ist. Wenn die Spindel mit dem Werkzeug beladen ist, werden die Federn zusammengepresst. Je länger sie zusammengepresst bleiben, um so kürzer ist ihre Lebensdauer.  So einfach ist das!

Einstellung der HSK-Spanneinheit

Auch diesen Schlüsselbereich sollte man nicht übersehen.  Die Spanneinheit (also die segmentierte Einheit im Spindelende) hat eine ganz spezifische Einstellung.  Erstens um das Werkzeug zu halten und für die Schnittqualität und zweitens für die Sicherheit.  Wenn Segmente fehlen, gebrochen oder stark abgenutzt sind, wird der Werkzeugkegel nicht sicher gehalten.  Schlimmstenfalls könnte er weggeschleudert werden.  Außerdem kann es zu vorzeitigen Lagerschäden kommen.  Und dann ist da auch noch das geringste Problem – die schlechte Oberflächenqualität.  Sollte Ihnen eines der letzten zwei Probleme auffallen, montieren Sie die Spindel schnellsten ab und lassen Sie sie reparieren.  Denn irgendetwas ist nicht in Ordnung.

Wellen für Plattensägen

Über diese teure kleine Einheit denken Sie wahrscheinlich nicht oft nach, stimmts? Aus den Augen, aus dem Sinn, nicht wahr?

Ist die Schnittqualität ungenügend? Gibt es Risse, obwohl Sie eigentlich spänefreien Schnitt erwarten? Bemerken Sie ungewöhnliche Vibrationen, die noch nie zuvor aufgetreten sind? Schieben Sie es nicht vorschnell auf das Messer. Das Problem könnte die Welle sein. Lager sind nicht das einzige Teil, das verschleißen kann. Die Wellenstange, beide Flansche und Bolzen können ebenfalls verschleißen und tun dies auch.

Kontrollieren Sie die Bolzen genau, denn diese sind der größten Last ausgesetzt. Wenn Sie verschlissen sind und nicht mehr rund laufen, müssen sie ersetzt werden. Wenn die Wellenstange einen Durchmesser von 40 mm haben sollte, hat sie den auch tatsächlich? Und was ist mit den Flanschflächen? Weisen diese Kerben und Verschleiß auf? Viele Hersteller bieten keine Nacharbeiten an und wollen dies auch nicht, weil sie Ihnen lieber eine neue Einheit verkaufen. Diese Einheiten sind aber EXTREM leicht nachzuarbeiten und das zu 25 % der Kosten einer neuen Einheit. Also recherchieren Sie gut und finden Sie einen Dienstleister für Nacharbeitung, der Oberflächenschleif- und Wuchtarbeit anbietet. Behalten Sie Ihr Geld im Geldbeutel!

Vibrationsüberwachung

Dies ist die neue Generation der vorbeugenden Wartung und verbreitet sich gerade erst in der Holzindustrie. Vor Kurzem haben wir uns mit Herrn Darcy Duggan von Techworkz Solutions, Inc. unterhalten, der für die Inbetriebnahme vieler dieser Überwachungssysteme verantwortlich ist. Ich habe ihn gebeten, mir das Konzept zu beschreiben. „Kurz gesagt werden verkabelte oder kabellose Sensoren an kritischen Maschinenkomponenten wie Fräsmaschinenspindeln, Kehlmaschinenspindeln und Wellen angebracht. Diese überwachen Lagerfrequenzen und -temperatur in Echtzeit und übermitteln die Daten an einen zentralen Überwachungsdienst. Wenn eine überwachte Komponente Auffälligkeiten zeigt, wird der Nutzer durch SMS oder E-Mail entlang der Weisungskette benachrichtigt, damit sofort gehandelt werden kann“, erklärt Duggan. Allein hierdurch kann Ihr Unternehmen jedes Jahr unnötige Reparaturkosten in Tausenderhöhe einsparen. Diese Sensoren können auch an anderen kritischen Teilen von Drehvorrichtungen in anlageähnlichen Kompressoren, Gebläsemotoren und Vakuumpumpen genutzt werden.


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