Leistungsstarke Spindel- und Pendelrollenlager Technologischer Fortschritt in der Wälzlagertechnik

„Pendelrollenlager und Spindellager gehören in Deutschland zu den anspruchsvollsten Anwendungen im Bereich Wälzlagertechnik“, erklärt Klaus Findling, Inhaber der Findling Wälzlager, Karlsruhe. „Aus diesem Grund war es bei diesen beiden Produktsortimenten bislang kaum möglich, dem Kunden neben dem Premiumsortiment auch alternative Lösungen auf technologisch höchstem Niveau anzubieten.“ Dies hat sich nun geändert. Denn ein deutlicher Sprung im Bereich Fertigungstechnologie, beim Design und den Werkstoffen hat den Partnerwerken in enger Zusammenarbeit mit Findling den Weg in die Premium-Leistungsklasse geebnet.

Darüber hinaus hat man bei Findling Wälzlager auf Basis der jahrzehntelangen Unternehmensexpertise die neuen Sortimente noch genauer auf die jeweilige Anwendung abgestimmt. Auf diese Weise wird dem Kunden die Performance genau in den Bereichen zur Verfügung gestellt, in denen er sie braucht, während gleichzeitig der Verzicht auf überflüssige Features die Kosten senkt.

Aber was sind eigentlich genau die Besonderheiten dieser beiden Lagertypen? Und was sind die fertigungstechnischen Knackpunkte bei ihrer Herstellung?

Spindellager – Die Herausforderung

Bei der Produktion von Spindellagern liegt die Schwierigkeit in erster Linie in der extrem hohen Präzision und der dafür notwendigen Fertigungstechnologie. Bisher konnten Präzisionsklassen bis P4 problemlos und wirtschaftlich hergestellt werden. Sobald es aber in Richtung P4S, P2 oder gar P4S-K5 ging, wurde der Ausschuss zu groß. Dies hat sich nun nachhaltig verändert und die Herstellkosten verringern sich zusehends. Die Voraussetzung für diesen Wandel sind hochpräzise Werkzeugmaschinen, welche die Komponenten für die Spindellager mit geringsten Toleranzen fertigen, sowie komplett digitalisierte Prozesse, um eine 100-prozentige Qualitätsprüfung inklusive der Messwertaufnahme für jedes einzelne Lager zu realisieren. Diese Technologien sind nun weltweit, auch in Asien, verfügbar. So ist „still und heimlich“ während der Corona-Phase neben den Kernmärkten für die Wälzlagertechnik wie Japan und Europa, ein weiterer starker Markt entstanden.

Leistungsklassen Premium und Xprecise

Mit der Erweiterung des Sortimentes um Spindellager der Marke ABEG erweitert Findling auch sein ABEG eXtreme-Portfolio und führt alle ultra-präzisen Wälzlagerprodukte unter dem Markenbegriff Xprecise im Findling Portfolio zusammen. Xprecise steht für eine neue Gruppe im Spezialsortiment ABEG eXtreme, bei der die Faktoren Laufgenauigkeit und Fertigungspräzision im Vordergrund stehen. Die weiterhin verfügbaren High-End-Produkte namhafter Markenhersteller laufen ausschließlich unter der ABEG-Leistungsklasse Premium. „Bei uns ist ein Premium-Produkt nicht nur deshalb Premium-Produkt, weil es die höchste Leistungsfähigkeit bietet, sondern auch, weil der Hersteller Forschung und Entwicklung betreibt“, erläutert Findling. „Denn wer ein High-End-Produkt einkauft, benötigt oft auch Sonderlösungen auf Forschungsniveau.“

Spindellager sind grundsätzlich in Richtung Rundlaufgenauigkeit und Drehzahl ausgerichtet. Wie gut ein Spindellager diesen Anforderungen entspricht, darüber gibt die sogenannte Toleranzklasse Auskunft. Das Angebot bei Findling Wälzlager reicht von P5 in aufsteigender Qualitätsrichtung bis P4S-K5. Dabei werden die Klassen P4S, P2 und P4S-K5 dem Xprecise-Segment zugeordnet, während die Präzisionsklassen P4 und P5 im Standardsortiment der ABEG-Leistungsklassen Premium und Supra zu finden sind. „Damit ermöglichen wir unseren Kunden eine einfache Unterscheidung und Auswahl entsprechend der Anwendungsanforderungen“, erklärt der Unternehmer. „Ergänzend ermöglichen wir Höchst-Präzisions-Anwendungen in P4S-K5, was lediglich einem Drittel der Toleranz von P2 und damit den Anforderungen hochpräziser Schleifspindeln und eben Xprecise entspricht.“

Im Rahmen der Xprecise-Serie für Spindellager stehen unterschiedliche Rohmaterialen zur Verfügung. Neben besonders hochreinem Wälzlagerstahl ist alternativ der Hochleistungsstahl Cronidur X30 verfügbar. Letzterer ist unter anderem aufgrund seiner Randschicht-Nitrierung, seiner Korrosionsbeständigkeit und der hohen Reinheit für die Spindellagerfertigung hervorragend geeignet.

Vier Käfig-Typen zur Auswahl

Bei der Produktion der Spindellager-Käfige kommen im Wesentlichen vier verschiedene Materialien beziehungsweise Technologien zum Einsatz. Der „Klassiker“ ist ein Phenolharz-Käfig, der aus einem Vollprofil hochpräzise auf einer Drehmaschine gefertigt wird und somit eine hohe Rundlaufgenauigkeit und Präzision aufweist, aber entsprechend teuer ist. Alternativ kommen im Spritzgussverfahren hergestellte Polyamidkäfige mit 25 (PA66-25GF) oder 30 Prozent (PA46-30GF) Glasfaseranteil zur Anwendung. Darüber hinaus gibt es den Spezialwerkstoff PEEK (Polyetheretherketon) für High-End-Anwendungen mit hoher Lagertemperatur, der ebenfalls spanend bearbeitet wird. „Eines unserer Alleinstellungsmerkmale ist die Vielfalt der Käfige, die eine technisch wie wirtschaftliche Verbesserung der Produktkonfiguration für unsere Kunden ermöglicht“, betont Findling. „Im Bereich unserer Xprecise-Serie bieten wir alle vier Käfig-Typen an. PA46-30GF und PEEK werden dabei nur auf Kundenwunsch für Hochtemperaturanwendungen gefertigt.“

Auch Highspeed-Hybridspindellager (HS719; HS70) findet der Anwender bei Findling nun im Xprecise-Segment. Dabei hat der Kunde die Option Keramikkugeln auch aus japanischer Fertigung zu wählen.

Pendelrollenlager – Die Herausforderung

Die Anforderungen für Pendelrollenlager könnten kaum unterschiedlicher sein, denn deren Einsatzbereich wird von hochbelasteten Anwendungen im Anlagenbau dominiert. Hier sind nicht nur die Umgebungsbedingungen herausfordernd, sondern auch der erforderliche Fluchtungsfehlerausgleich bei hoher Belastung aber gleichzeitig geringeren Drehzahlen. Allerdings gibt es auch das andere Extrem: So stehen in der Lüftungstechnik und im Getriebebau vor allem hohe Drehzahlen im Mittelpunkt. Ein perfektes Umfeld also für ein portfolioangepasstes Angebot der eXtreme-Serie von Findling Wälzlager.

Entwicklung in Richtung Tragkraft oder Geschwindigkeit

Die neuen Pendelrollenlager-Sortimente bietet Findling konsequenter Weise in zwei verschiedenen Designvarianten an, denn nur so können die Produkte technisch wie wirtschaftlich angepasst hergestellt werden. Unterschieden werden die Serien E1.XF (Xforce) oder E.XS (Xspeed), je nachdem, ob das Pendelrollenlager in Richtung Tragkraft oder Drehzahl angepasst ist. Das E im Produktnamen verweist wiederum auf das für hohe Tragzahlen verstärkte E-Design mit mehr und größeren Wälzkörpern.

Diese verstärkte Ausführung setzt einen Blechkäfig voraus, der mittels spezieller Werkzeuge gestanzt und gepresst werden muss. Das erfordert wiederum eine sehr hohe Ausbringungsmenge, die Produktion ist also Stückzahl-orientiert. „Diese Stückzahlen konnten bisher nur von Premiumherstellern erreicht werden, doch dies hat sich nun geändert“, schildert der Unternehmer seine Erfahrungen. „Was bisher also mangels Stückzahlvolumen praktisch unmöglich war, können wir nun als weiterer Anbieter leisten. Mit unserer verstärkten E-Ausführung bieten wir auf deutlich günstigerem Preisniveau neue Optionen für die Wälzlagerbeschaffung.“

„Beim tragkraftoptimierten E1.XF setzen wir auf den hochwertigsten schmiedeoptimierten Wälzlagerstahl mit geringsten Oxydanteilen, damit die Dauerfestigkeit unter den hohen Belastungen gewährleistet ist“, erklärt Findling. „Auch das Käfigdesign ist diesem Umstand angepasst, denn er ist zentrisch und rollengeführt, was Schränkungen der Rollen unter hoher Last ideal kompensieren kann.“ Beim drehzahloptimieren E.XS garantiert die verbesserte Toleranzklasse P6 eine höhere Rundlaufgenauigkeit. Zudem wurde die Oberflächenrauigkeit der Laufbahnen verbessert. Das reduziert die Eigenerwärmung des Lagers ebenso wie die Geräuschentwicklung. Der Käfig ist innenringgeführt und unterliegt damit geringeren Fliehkräften. Auf diese Weise erhöht sich auch die Grenzdrehzahl.

Die mit der Drehzahloptimierung verbundenen erhöhten Fertigungskosten werden durch den Einsatz eines ebenfalls hochreinen, aber klassischen Wälzlagerstahls kompensiert. „Würden wir beides machen, wäre das Produkt zwar multifunktionaler, aber der Anwender hätten es immer mit einer funktionalen Überspezifikation und dadurch unwirtschaftlichen Lösung erkauft“, bringt Findling die Strategie auf den Punkt. „Was nicht bedeutet, dass wir auf Kundenwunsch nicht auch diese Produktcharakteristik liefern können. Auch hier gilt: Wir stehen für die technisch wie wirtschaftliche gute Lösungen mit Vernunft!“