Neue Generation Hochgenauigkeitslager: Eine Tradition in Entwicklung

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Die Zusammenarbeit zwischen SKF und SNFA Ingenieuren hat zu neuen Baureihen von Hochgenauigkeitslager geführt, die für Werkzeugmaschinen und ähnliche Anwendungen genutzt werden können

Werkzeugmaschinenhersteller können nun von neuen Baureihen Hochgenauigkeitslager profitieren. Auf den großen internationalen Werkzeugmaschinenmessen bereits vorgestellt, werden sie jetzt auf den Markt gebracht.

Die neuen Lager sind das Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen Ingenieuren von SKF und SNFA nach ihrer Übernahme durch die SKF Gruppe. Die neuen Reihen wurden entworfen, um den Anforderungen der Werkzeugmaschinenhersteller an Lager gerecht zu werden, die bei höchsten Drehzahlen mit einem hohen Genauigkeitsgrad, hoher Steikeit, langer Gebrauchsdauer und niedrigem Energieverbrauch laufen können.

Dies wurde durch Kombination des Expertenwissens von SKF und SNFA erreicht unter Auswahl der jeweils besten Technologie.

NEUE HOCHGENAUIGKEITS-SCHRÄGKUGELLAGER DER REIHE 718 (SEA)
Die SKF-SNFA Hochgenauigkeits-Schrägkugellager der Reihe 718 (SEA) bieten eine optimale Lösung für Anwendungen mit sehr begrenztem Einbauraum. Sie verbinden einen sehr schlanken Querschnitt (Bild 1), insbesondere im Vergleich zu Lagern, die anderen ISO Durchmesserreihen angehören, mit einer hohen Genauigkeit (nach ISO 4, ABEC 7 als Standard und ISO 2, ABEC 9 auf Nachfrage) und Steikeit. Diese Lager können nicht nur für Werkzeugmaschinenanwendungen erfolgreich verwendet werden, sondern auch an Roboterarmen und Messsystemen.

Lager der Reihe 718 (SEA) gibt es als Einzellager, gepaarte Lagersätze, universell paarbare Lager und Sätze mit universell paarbaren Lagern. Serienmäßig haben die Lager einen Berührungswinkel von 15° oder 25°.

Die Grundmerkmale der neuen Reihe:

  • Produktreihe: von 10 mm bis 160 mm Bohrungsdurchmesser
  • großer Kugeldurchmesser für hohe Tragfähigkeit
  • optimaler Kantenradius für verbesserte Einbaugenauigkeit (Bild 2)
  • drei Vorspannungsklassen und zwei unterschiedliche Vorspannungsmethoden, um unterschiedlichen Wünschen in Bezug auf Drehzahl und Steikeit zu entsprechen
  • hohes Drehzahlvermögen (durchschnittlich 3% mehr als bei vorhergehenden Reihen)

Ein Anwendungsbeispiel wird in Bild 4 gezeigt.

NEUE REIHE S719.. B (HB ../S) UND S70.. B (HX ../S) SKF-SNFA ABGEDICHTETE HOCHGENAUIGKEITS-SCHRÄGKUGELLAGER
Zwei Lagerreihen, S719.. B (HB ../S) und S70.. B (HX ../S), wurden speziell für die Integration einer Abdichtung ausgelegt. Es ist bekannt, dass die Betriebsbedingungen bei Werkzeugmaschinen – speziell die Verschmutzung der Arbeitsumgebung – eine hohe Belastung für die Lager sind. Praxistests haben gezeigt, dass Lagerfrühausfälle am häusten mit Verunreinigungen in Zusammenhang stehen. Staub, Späne, Wasser oder Kühlflüssigkeit, die in die Kontaktzone zwischen Laufbahnen und Wälzkörpern eindringen, können zu Eindrücken führen oder die Bildung eines guten Schmierfilms verhindern. Beides kann beim Lager zu einer Verkürzung der Gebrauchsdauer führen. Lager der Reihe S719.. B (HB ../S) und S70.. B (HX ../S) sind mit Dichtungen aus Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) versehen, um als wirksame Barriere gegen Verunreinigungen zu wirken. Die Hauptmerkmale und Vorteile dieser Lager sind in nebenstehender Tabelle zusammengefasst .

Lager in diesen Reihen werden als Standard nach Genauigkeitsklasse P4A (ISO 4 für die Hauptabmessungen und ISO 2 für die Laufgenauigkeit) gefertigt. Der Berührungswinkel liegt serienmäßig bei 15° oder 25°. Lager mit einem Berührungswinkel von 18° sind auf Anfrage erhältlich. Es gibt drei Vorspannungsklassen. Diese Lager können, ebenso wie die anderen Hochgenauigkeits-Schrägkugellager geliefert werden als: Einzellager, universell paarbare Einzellager, universell paarbare Lagersätze und vorgepaarte Lagersätze.

Zusätzlich zu der abgedichteten Basisversion (Bild 3a) ist auch eine offene Ausführung vorhanden (Bild 3b). Für Anwendungen mit extrem hohen Drehzahlen und Öl-Luft Schmierung (Bild 5) kann die „L“-Ausführung mit zwei Schmierlöchern und zwei Ringnuten für O-Ringe im Außenring (Bild 3c) geliefert werden.

Ein Anwendungsbeispiel wird in Bild 5 gezeigt.

NEUE HIGH CAPACITY REIHE 72.. D (E 200) SKF-SNFA HOCHGENAUIGKEITS-SCHRÄGKUGELLAGER
Werkzeugmaschinen und andere Präzisionsanwendungen stellen höchste Ansprüche an die Leistungsfähigkeit der Lager. Hier ist hohe Systemsteikeit eine der wesentlichsten Herausforderungen. Maschinen mit Parallelkinematik (PKM) sind beispielsweise für ihre Fähigkeit bekannt, hohe strukturelle Steikeit bei hoher dynamischer Leistung zu liefern.

Die Fähigkeit der neuen Ausführung der Hochgenauigkeits-Schrägkugellager der Reihe 72.. D (E 200), hohe Lasten aufnehmen zu können und dabei doch einen hohen Grad an Systemsteikeit zu gewährleisten, macht sie zu einer ausgezeichneten Lösung für diese und ähnliche Anwendungen.

SKF-SNFA Lager der Reihe 72.. D (E 200) sind charakterisiert durch:

  • großer Kugeldurchmesser
  • hohe Tragfähigkeit
  • hoher Grad an Steikeit
  • verlängerte Lager-Gebrauchsdauer
  • geringe Wärmeentwicklung
  • geringes Geräusch- und Schwingungsniveau.

Die Lager verleihen hohe Betriebssicherheit und überragende Genauigkeit bei Anwendungen wie PKM, Drehspindeln, Schleif- und Bohrmaschinen, Hochgeschwindigkeits-Dynamometern und Turboladern.

Das erweiterte Lagersortiment in dieser Reihe umfasst jetzt Wellendurchmesser von 7 bis 140 mm. Eine wartungsfreie, abgedichtete Lagerreihe ist auf Nachfrage ebenfalls möglich. Um den diversen Betriebsanforderungen bei Präzisionsanwendungen zu entsprechen, werden die Lager der Reihe 72.. D (E 200) in zwei Toleranzklassen und mit zwei Berührungswinkeln (15° und 25°) hergestellt. Solche Lager, die sich universell paaren lassen oder satzweise eingebaut werden, werden in vier Vorspannungsklassen hergestellt. Gepaarte Lagersätze mit einer speziellen Vorspannung können auf Wunsch geliefert werden. Die meisten Lagergrößen sind serienmäßig wahlweise mit zwei Kugelwerkstoffen erhältlich. Die gängigsten Größen haben einen Polyetheretherketon (PEEK) Kä (Bild 8), der erhöhten Betriebstemperaturen standhalten kann.

Ein Anwendungsbeispiel wird in Bild 6 gezeigt.

Alle Hochgenauigkeits-Schrägkugellager sind beinahe immer gegen ein zweites Lager angestellt, um die Gegenkräfte ausgleichen zu können. Um höhere Belastungen und Axialkräfte in beiden Richtungen aufnehmen zu können, werden die Lager in Sätzen von normalerweise bis zu vier Lagern eingebaut (Bild 9).

NEUE REIHE N 10 EINREIHIGER HOCHGENAUIGKEITS-ZYLINDERROLLENLAGER FÜR HOCHGESCHWINDIGKEITSANWENDUNGEN
Hochgenaue Anwendungen verlangen einen hohen Grad an Systemsteikeit, da die Größe der elastischen Verformung unter Last über die Produktivität und die Genauigkeit der Maschine entscheidet. Eine weitere Leistungsherausforderung besteht darin, im Hochgeschwindigkeitsbetrieb die im Lager erzeugte Reibung und Wärme auf ein Minimum zu beschränken.

Zur Erfüllung dieser anspruchsvollen Leistungskriterien haben die Zylinderrollenlager der Reihe N 10 eine optimierte innere Geometrie und einen neu gestalteten Kä, wodurch eine Drehzahlsteigerung um bis zu 30% ermöglicht wird.

Die Lager sind charakterisiert durch:

  • Hochgeschwindigkeitspotenzial
  • hohe Tragfähigkeit
  • hohe Steikeit
  • geringe Reibung
  • eine geringe Querschnittshöhe.

Die Loslagerposition befindet sich normalerweise am nichtwerkzeugseitigen Ende der Spindel. Wenn dieses Lager eine Spielpassung hat, kann das einen negativen Einfluss auf die Gesamtsteikeit der Lageranordnung haben. Daher sollte für einen hohen Steikeitsgrad an dem nicht werkzeugseitigen Spindelende ein Zylinderrollenlager der Reihe N 10 mit kegeliger Bohrung verwendet werden. Es nimmt Verschiebungen innerhalb des Lagers in axialer Richtung auf und wird mit Presssitz am Außenring montiert, während der Innenring zum Erreichen der gewünschten Vorspannung oder Radialluft auf die kegelige Welle aufgeschoben wird.

SKF SNFA Lager der Reihe N 10 sind für Wellendurchmesser von 40 bis 80 mm verfügbar. Es gibt sie nur mit kegeliger Bohrung und sie werden in zwei Toleranzklassen hergestellt. Für höhere Drehzahlen sind die Lager auch als Hybridvariante erhältlich.

Im Vergleich zu einem Satz Schrägkugellager mit derselben Tragfähigkeit und gleichem Steikeitsgrad nimmt ein Lager der Reihe N 10 einen viel geringeren radialen und axialen Bauraum ein. Dies ermöglicht kompakte Spindellageranordnungen.

Einreihige Hochgenauigkeits-Zylinderrollenlager der Reihe N 10 wurden für
Lageranordnungen mit höchsten Anforderungen an die Drehzahl, mit hoher Tragfähigkeit und einem hohen Grad an radialer Steikeit entwickelt. Ihre Merkmale schließen eine optimierte innere Geometrie, einen bordlosen Außenring und einen Hochgeschwindigkeitskä ein. Die Lager sind trennbar, wodurch es möglich wird, zur Vereinfachung des Ein- und Ausbaus den Innenring und den Rollen-/Käsatz vom Außenring zu trennen.

Lager der N 10 Reihe sind mit einem Außenring geführten Fensterkä aus kohlenstofffaserverstärktem Polyetheretherketon (PEEK) ausgerüstet. Das symmetrische, selbstzentrierende Design ermöglicht, verglichen mit bisherigen Ausführungen, eine bessere Führung des Käs auf der Außenringlaufbahn. Der Kä bietet auch eine ausgezeichnete Rollenführung und erleichtert den Zugang des Schmierstoffs (normalerweise Öl-Luft) zu den Kontaktzonen zwischen Kä und Innenringborden. Die außergewöhnlichen Eigenschaften von PEEK ermöglichen eine überragende Kombination von Festigkeit und Elastizität bei hohen Betriebsdrehzahlen. PEEK kann auch für hohe Betriebstemperaturen eingesetzt werden und bietet hohe chemische Beständigkeit und Verschleißfestigkeit. Im Vergleich zu bisherigen Hochgeschwindigkeitslagerausführungen kann der neue optimierte Kä eine Drehzahlsteigerung von bis zu 30% bei Fettschmierung und bis zu 15% bei Öl-Luft Schmierung zulassen.

Anwendungsbeispiel in Bild 7.


DIE HAUPTMERKMALE UND VORTEILE DER LAGER DER BAUREIHE SKF-SNFA S70.. B (HX ../S) UND S719.. B (HB ../S) SIND:

Merkmale
Berührungslose Dichtung an beiden Seiten
Vorteile
Hochgeschwindigkeitstauglich, geringer Temperaturanstieg
Wirkungsvolle Dichtung gegen Verunreinigungen
Fettrückhaltung verhindert Schmierungsprobleme, unabhängig von der Achslage

Merkmale
Lebensdauergeschmiert
Vorteile
Exakte Fettmenge
Ausgeschaltetes Risiko auf Unverträglichkeit zwischen Fett und Waschflüssigkeit 
Vermeidung möglicher Verunreinigung während der Spindelmontage
Kein Nachschmieren nötig
Spezielles Hochgeschwindigkeitsfett
Einbaufertige Einheit

Merkmale
Kleiner Kugeldurchmesser
Vorteile
Hohe Drehzahl aufgrund geringer Zentrifugalkräfte und hohe Steikeit

Merkmale
Außenring geführter Kä
Vorteile
Hochgeschwindigkeitstauglichkeit

Merkmale
Kugelwerkstoff
Vorteile
Hauptsächlich Keramik zum Ermöglichen hoher Drehzahlen 
Stahlkugeln ebenfalls verfügbar