Bei der Beschaffung einer Flüssigkeits-Hydrostatikspindel bewerten viele Maschinenbauer und Endanwender die Spindel noch immer anhand einer einzigen Zahl: dem 'radialen Rundlauf'. Nach dem Maschinenbaustandard JB/T 11767-2014 (Spindeleinheiten mit hydrostatischen und hydrostatisch-dynamischen Lagern) sind Rotationsgenauigkeit und geometrische Genauigkeit jedoch zwei unabhängige Dimensionen, die sich nur das Wort 'Rundlauf' teilen, während sie völlig Unterschiedliches messen. Wer beides vermischt, entscheidet schlecht: Man wird entweder von billigen, minderwertigen Einheiten hinter das Licht geführt oder verwirft wirklich hochpräzise Spindeln. Dieser Artikel zerlegt den Irrtum anhand des Standardtextes und gemessener Daten.
1. Der Standard definiert tatsächlich zwei Sätze von Genauigkeitskriterien
JB/T 11767-2014 unterteilt Spindeleinheiten in vier Genauigkeitsklassen HP1 bis HP4. Entscheidend ist: Dasselbe Spindelmodell muss zwei voneinander unabhängige Prüftabellen bestehen:
- Tabelle 3 — statische geometrische Genauigkeit: gemessen im Stillstand oder bei niedriger Drehzahl; umfasst radialen Rundlauf G1, axialen Drift G2, Kegel/Planlauf und Kontaktfläche. Sie bildet die geometrischen Fehler von Fertigung und Montage ab.
- Tabelle 4 — Rotationsgenauigkeit: gemessen bei Arbeitsdrehzahl; umfasst den radialen/planen Umlauffehler R1. Sie bildet die dynamische Genauigkeit im Rotation ab — den Gesamtbetrag aus Ölfilmsteifigkeit, Dämpfung, thermischer Verformung und asynchronem Fehler.
Prüfmethode, Messpunkte und Annahmegrenzen beider Tabellen unterscheiden sich. Die Klasse HP1 erfordert eine Rotationsgenauigkeit R1 bis hinab zu 0,05 µm, während der geometrische Radialrundlauf G1 einer völlig separaten Wertreihe folgt. Jede veröffentlichte Zahl muss angeben, auf welche Tabelle sie sich bezieht — sonst sind die Werte schlicht nicht vergleichbar.
2. Warum guter statischer Rundlauf nicht genaue Rotation bedeutet
Eine Spindel mit nur 1 µm statischem Radialrundlauf kann bei Arbeitsdrehzahl einen Umlauffehler von 5 µm zeigen — bei Hydrostatikspindeln keine Seltenheit. Drei Ursachen:
- Der Ölfilm ist ein elastischer Körper. Unter Radiallast verschieben Filmsteifigkeit und Dämpfung die Zapfenmitte gegenüber der geometrischen Mitte und erzeugen einen Versetzungsfehler.
- Ölfilmwirbel sowie synchrone/asynchrone Fehleranteile. Das Team um Xiong Wanli (Hunan-Universität) bewertet den Umlauffehler über den minimalen Spitze-Tal-Wert plus synchrone und asynchrone Anteile; der auf der Filmanlinearität beruhende asynchrone Anteil steigt bei hohen Drehzahlen stark an.
- Thermische Verformung. Temperaturschwankungen des Ölzuflusses und Reibungswärme verändern das Lagerspiel — statische Messungen erfassen das überhaupt nicht.
Eine einzelne statische Rundlaufzahl hat daher praktisch keine Vorhersagekraft dafür, 'wie genau dreht sich die Spindel'. Eine Spindel allein nach G1 zu beurteilen ist, als beurteile man die Fahrstabilität eines Autos anhand des Profils stehender Reifen.
3. Die High-End-Benchmarks im Licht der doppelten Kriterien
Die für High-End-Hydrostatikspindeln zitierten Werte (Benchmark-Studie Xiong Wanli 2021) sind in der Regel Größenordnungen der Rotationsgenauigkeit R1, nicht des statischen G1:
| Benchmark | Rotationsgenauigkeit / Rundlaufgröße | Anmerkung |
|---|---|---|
| MOORE (USA) | 0,03 µm | Ultrapräzisionsklasse |
| Hyprostatik (Deutschland) | 0,076–0,097 µm | Hydrostatikspindeleinheit |
| TDM (Schweiz) | 0,06 µm | Hochpräzise Hydrostatik |
| ZOLLERN (Deutschland, 120-mm-Zapfen) | < 0,2 µm | Hohe Rotationsgenauigkeit bei großem Zapfen |
| Haozhi + Hunan-Universität | 0,046 µm | Chinesischer Benchmark |
Die meisten dieser Zahlen sind R1-Größen. Bewertet man sie mit statischem Rundlauf, unterschätzt man das reale Niveau systematisch — und Anbieter, die 'statischen Rundlauf' zitieren, können Vergleiche gezielt verzerren.
Kernzahlen: JB/T 11767-2014 gliedert die Hydrostatikspindel-Genauigkeit in HP1–HP4, Rotationsgenauigkeit R1 (HP1) bis 0,05 µm; Tabelle 3 und Tabelle 4 sind unabhängige Kriterien und dürfen einander nicht ersetzen; High-End-Benchmarks der Rotationsgenauigkeit: MOORE 0,03 µm, ZOLLERN < 0,2 µm (120-mm-Zapfen), Haozhi + Hunan-Universität 0,046 µm.
4. Praktische Hinweise für Beschaffung und Abnahme
- In Ausschreibungen nicht nur 'Radialrundlauf ≤ X' schreiben. Statische geometrische Genauigkeit (nach Tabelle 3) und Rotationsgenauigkeit (nach Tabelle 4) getrennt angeben und die Messdrehzahl nennen.
- Messen unter Standardbedingungen: 20–25 °C, Ölversorgungsdruck 1,6–3 MPa, nach 2 Stunden Ruhezeit, damit ein unberuhigter Ölfilm oder thermischer Drift das Urteil nicht verzerren.
- Temperaturerhöhung ≤ 35 °C und Geräusch ≤ 75 dB(A) als ergänzende Zustandsindikatoren verwenden — nicht allein nach Genauigkeitswerten abnehmen.
5. Wie MRDY-Hydrostatikspindeln beide Kriterien erfüllen
Die MRDY-Serie von Marusaku Seiko (z. B. MRDY-630-400-365, hydrostatischer präziser Direktantriebsrundtisch) ist so ausgelegt, dass sie beide Tabellen gleichzeitig erfüllt: Die hydrostatische Struktur garantiert die Montagegeometrie, während die Ölfilmparameter (Drosselverhältnis, Spalt, Versorgungsdruck) die dynamische Rotationsgenauigkeit sichern. Wir liefern Prüfdaten für beide Ebenen — niemals nur eine einzige 'Radialrundlauf'-Zahl.
Quellen
- JB/T 11767-2014, Spindeleinheiten mit hydrostatischen und hydrostatisch-dynamischen Lagern
- Xiong Wanli et al., Forschung zum Entstehungsmechanismus des Umlauffehlers von Flüssigkeits-Hydrostatikspindeln (2014)
- Xiong Wanli et al., Gesetzmäßigkeiten und Grenzprognose der Rotationsgenauigkeit von Flüssigkeits-Hydrostatikspindeln (2021)
