Lernfeld 6 · Prüfung Teil 1

Verschleiß und Störungen an Werkzeugmaschinen

Verschleiß und Störungen an Werkzeugmaschinen: Tribosystem, Flächenpressung, Lagerkräfte, Abnutzungsvorrat, Störungsbilder und Alarmauswertung.

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Darum geht es

Verschleiß entsteht im tribologischen System aus Grundkörper, Gegenkörper, Zwischenstoff und Umgebung. An Werkzeugmaschinen betrifft er vor allem Führungen, Kugelgewindetriebe, Spindellager und die Werkzeugspannung. Wie schnell ein Bauteil verschleißt, hängt von Flächenpressung, Gleitgeschwindigkeit, Schmierung und Verschmutzung ab. Späne und Schleifstaub hinter einem defekten Abstreifer wirken abrasiv, fehlende Schmierung führt zu Fressen, kleine Hin- und Herbewegungen zu Passungsrost. Fliegende Kräfte am Spindelkopf belasten das vordere Lager stärker als die Zerspankraft selbst; das zeigt die Rechnung mit dem Momentengleichgewicht.

Jedes Bauteil hat einen Abnutzungsvorrat. Wird der Verschleiß regelmäßig gemessen, lässt sich die Restnutzungsdauer bis zur Abnutzungsgrenze abschätzen und die Instandsetzung planen. Die Ausfallkurve zeigt Frühausfälle durch Montage- und Materialfehler, eine lange Phase mit Zufallsausfällen und am Ende Verschleißausfälle.

Im Störfall sammelt man zuerst Symptome: Alarmnummer und Alarmprotokoll, Geräusch, Temperatur, Schleppabstand, Spanndruck. Typische Bilder sind eine heiße, laute Spindel bei Lagerschaden, ein zu großer Schleppabstand bei schwergängiger Achse, Rattern bei nachlassender Einzugskraft und Ruckgleiten (Stick-Slip) auf Gleitführungen. Mit der Diagnosebeschreibung des Herstellers und gegebenenfalls der Ferndiagnose wird die Ursache eingegrenzt, behoben und im Maschinenlogbuch dokumentiert. Verbrauchte Hilfsstoffe wie Altöl und Kühlschmierstoff werden getrennt gesammelt und fachgerecht entsorgt.

Das solltest du dir merken

Verschleiß ist eine Eigenschaft des ganzen Tribosystems, nicht eines Werkstoffs allein.
Restnutzungsdauer gleich verbleibender Abnutzungsvorrat geteilt durch Verschleißrate.
Bei fliegender Last trägt das vordere Spindellager mehr als die angreifende Kraft.
Die zuletzt angezeigte Alarmmeldung ist oft nur die Folge, die Ursache steht im Protokoll weiter vorn.
Altöl wird nicht mit anderen Stoffen vermischt.

Formeln

Mittlere Flächenpressung: $p = \frac{F}{A}$; $p$ in N/cm² oder N/mm², $F$ Normalkraft, $A$ tragende Fläche
Lagerkraft bei fliegender Last: $F_{A} = \frac{F \cdot ( L + a )}{L}$; $F$ Kraft am Spindelkopf, $L$ Lagerabstand, $a$ Abstand der Kraft vor dem vorderen Lager
Restnutzungsdauer: $t_{R} = \frac{V _{g r e n z} - V _{i s t}}{r}$; $V_{g r e n z}$ Abnutzungsgrenze, $V_{i s t}$ gemessener Verschleiß, $r$ Verschleiß je Zeiteinheit

Typische Fehler in der Prüfung

Bei fliegender Last nur die angreifende Kraft als Lagerkraft angenommen.
Restnutzungsdauer aus der Abnutzungsgrenze statt aus dem verbleibenden Vorrat berechnet.
Nur die letzte Alarmmeldung behandelt und die eigentliche Ursache übersehen.
Stärkere Schwingungen nicht gemeldet, weil die Teile noch in Toleranz waren.

Tipps aus der Werkstatt

Bei fliegender Kraft am Spindelkopf rechnest du die Lagerkräfte mit dem Momentengleichgewicht um das hintere Lager; das vordere trägt mehr als die Kraft selbst. Restnutzungsdauer ist der verbleibende Abnutzungsvorrat geteilt durch den Verschleiß je Stunde.

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14 Aufgaben zu „Verschleiß und Störungen an Werkzeugmaschinen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Zerspanungsmechaniker/-in, Lernfeld 6 (Warten und Inspizieren von Werkzeugmaschinen). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.