Kegelrollenlager

Kegelrollenlager: Aufbau und Wirkprinzip

Das Kegelrollenlager gehört zur Gruppe der Schrägwälzlager. Seine Besonderheit liegt in der Geometrie der Wälzkörper: Statt zylindrischer Rollen oder Kugeln kommen kegelförmige Rollen zum Einsatz, die auf kegelförmigen Laufbahnen in Innen- und Außenring abrollen.

Das Grundprinzip: Die verlängerten Mittellinien aller Kegelrollen und beider Laufbahnen schneiden sich in einem gemeinsamen Punkt auf der Lagerachse (sogenannter Scheitelschnitt). Diese Geometrie bewirkt reines Rollgleiten ohne kinematischen Schlupf und ermöglicht sehr hohe Tragfähigkeiten.

Lasteigenschaften

Kegelrollenlager können sowohl Radialkräfte als auch Axialkräfte in einer Richtung aufnehmen. Der Druckwinkel (typisch 10° bis 30°) bestimmt dabei das Verhältnis von Radial- zu Axialkapazität. Ein größerer Druckwinkel bedeutet höhere Axialkapazität, aber geringere Radialkapazität.

Wie Schrägkugellager können Kegelrollenlager Axialkräfte nur einseitig aufnehmen. Für beidseitige Axialkraftaufnahme werden sie paarweise in O- oder X-Anordnung montiert.

Drehzahlgrenze: entscheidender Unterschied

Das zentrale Merkmal, das Kegelrollenlager von Schrägkugellagern unterscheidet, ist die deutlich niedrigere Grenzdrehzahl. Ursachen:

• Größere Kontaktfläche zwischen Rolle und Laufbahn (Linienberührung statt Punktberührung bei Kugeln): mehr Wärmeentwicklung
• Höheres Gewicht der Rollen: mehr Fliehkraftbelastung bei steigender Drehzahl
• Kompliziertere Schmierungssituation an der Rollenstirnfläche

Für eine Hauptspindel in einem Bearbeitungszentrum mit 12.000 bis 30.000 min-1 ist ein Kegelrollenlager daher ungeeignet.

Wo Kegelrollenlager in Spindeln vorkommen

Kegelrollenlager sind in folgenden Spindel-Bauarten anzutreffen:

• Drehmaschinen-Hauptspindeln (Schwerlast, niedrige Drehzahl): Drehbearbeitung großer Werkstücke mit hohen Schnittkräften
• Horizontalbohrwerke: große axiale Vorschubkräfte, moderate Drehzahlen
• Revolverlager in Werkzeugrevolvern: Schwenk- und Verriegelungslagerung, nicht als Hauptspindellager
• Spindeln in Getriebeköpfen: wenn Kraftübertragung Vorrang vor Drehzahl hat

Kegelrollenlager in der Instandsetzung

Die Einstellung des Lagerspiels bei Kegelrollenlagern erfolgt über den Einbauabstand der gegenläufigen Lager. Das Spiel oder die Vorspannung wird durch Unterlegscheiben, Spannmuttern oder Distanzhülsen eingestellt und muss nach dem Ausbau exakt wieder auf den Herstellerwert zurückgebracht werden.

Fehlerhaftes Lagerspiel, also zu viel oder zu wenig Vorspannung, führt bei Kegelrollenlagern genauso wie bei Schrägkugellagern zu Frühausfällen. Für die korrekte Instandsetzung Ihrer Spindel, egal welcher Lagertyp verbaut ist, steht Spindelreparatur als Ausgangspunkt.