Spindelmotor: Alles Wichtige im Überblick

Spindelmotor und Motorspindel sind Baugruppen, die in Werkzeugmaschinen eine tragende Rolle spielen.

Bei dem Spindelantrieb wird die Spindel über den Motor angetrieben. Unterschiedliche Drehzahlbereiche können durch unterschiedliche Getriebeformen verwirklicht werden. Daher wird die Motorspindel auch als Direktantrieb bezeichnet. Ein professioneller Spindelservice stellt sicher, dass der Spindelmotor stets einwandfrei funktioniert. Alle wissenswerten Informationen rund um die Motorspindel liefert der folgenden Artikel.

Funktion und Aufbau

Ein Spindelmotor setzt sich aus unterschiedlichen Komponenten zusammen. Allerdings unterscheidet sich der generelle Aufbau zwischen den verschiedenen Herstellern nicht. Die Motorspindel besteht stets aus einem Motor, der Spindel und dem Gehäuse. Dazu kommen Sensoren, welche die Funktion überwachen und die Steuerung unterstützen, die Kühlung, die Werkzeugschnittstelle und das Spindellager.

Motorspindeln zeichnen sich vor allem durch ihre kompakte Form aus. In der Regel sind die Abmessungen durch den Roboter, das Bearbeitungszentrum oder die Werkzeugmaschine, in denen sie eingesetzt werden, vorgegeben. Für die Mikrozerspanung stehen so Motorspindeln zur Verfügung, deren Gehäusedurchmesser nicht mehr als 25 Millimeter beträgt. Für den Bereich der Schwerzerspanung gibt es dagegen auch Spindelmotoren mit einem Durchmesser von bis zu 400 Millimetern.

Der kompakte Aufbau ist dem integrierten Elektromotor in den Motorspindeln zu verdanken. In der Regel befindet sich dieser zwischen der hinteren und der vorderen Lagerung.

Der Antrieb der Motorspindel erfolgt direkt durch den Elektromotor, weshalb Spindel und Motor auch über das gleiche Drehmoment und die gleiche Drehzahl verfügen. Nachteile, wie Verschleiß, Bewegungsungenauigkeiten und Reibungsverluste, werden so vermieden. Mit der Motorspindel kann also ein wesentlich höherer Wirkungsgrad erzielt werden, als beispielsweise mit einem Riemenantrieb.

Asynchron- oder Synchronmotor

Ein Spindelmotor kann entweder als Asynchron- oder als Synchronmotor genutzt werden. Den Standard-Spindelantrieb stellt dabei der Asynchronmotor dar, da dieser besonders einfach zu handhaben und sehr robust ist. Schon bei einer geringen Drehzahl wird ein hohes Drehmoment erreicht und die Leistung fällt auch im hohen Drehzahlbereich über 60.000 U/min nicht ab.

Allerdings bieten Synchronmotoren den Vorteil, dass dank der Permanentmagnet-Technologie ein noch höherer Wirkungsgrad erreicht werden kann, der bei fast 99 Prozent liegt. Die Wärmeentwicklung wird so maßgeblich reduziert, wodurch es zu einem Anstieg der Leistungsdichte kommt.

Verglichen mit dem Asynchronmotor kann so bei einer ähnlichen Gehäusegröße ein Motorelement integriert werden, das doppelt so stark ist. Der Kühlaufwand lässt sich bei gleicher Motorleistung ebenfalls signifikant reduzieren.

Die Spindel

Die Spindel bildet neben Motor und Gehäuse eines der wichtigsten Bauteile des Spindelmotors. Es handelt sich bei ihr um eine rotierende Welle, die über eine integrierte Schnittstelle verfügt, die das Werkstück oder das Werkzeug trägt.

Die Spindel muss allerdings nicht nur die Fixierung, beziehungsweise die Aufnahme des Werkstücks oder des Werkzeugs sicherstellen, sondern darüber hinaus noch weitere technische Anforderungen erfüllen.

Die Genauigkeit steht dabei im Fokus. Diese äußert sich beispielsweise in der hohen Rundlaufgenauigkeit, der thermischen Stabilität und der hohen dynamischen und statischen Steifigkeit. Außerdem muss die Spindel äußerst schnell beschleunigen und eine hohe Drehzahlstabilität bieten. Diese Faktoren sind daher bei dem Kauf einer Spindel besonders zu berücksichtigen.

(Bildquelle: Pixabay.com – CC0 Public Domain)

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