Eine ESD-Spindel ist eine Hochfrequenz-Spindel (kurz: HF-Spindel) mit integriertem ESD-Schutz. Sie kommt zum Beispiel beim Trennen von Leiterplatten (PCB Routing) zum Einsatz, um die elektrischen Bauteile auf der Leiterplatte vor elektrostatischer Entladung zu schützen. Wenn Sie Platinen fräsen oder andere elektrostatisch empfindliche Bauteile bearbeiten, sind Frässpindeln mit ESD-Schutz für Sie erste Wahl. Hier erklären wir, wie eine HF-Spindel mit ESD-Schutz funktioniert, und warum Sie für alle, die Leiterplatten herstellen, so wichtig ist.
ESD-Schutz in der spanenden Leitenplattenbearbeitung: Platinenherstellung geht nicht ohne
ESD steht für electrostatic discharge und meint die elektrostatische Entladung, die ESD-empfindliche Bauteile zerstören oder beschädigen kann. In der PCB-Fertigung empfiehlt sich daher ein umfassender ESD-Schutz. Nehmen wir zum Beispiel das Nutzentrennen mit Frässpindeln: Hier entsteht infolge der Reibung beim Fräsen eine elektrische Aufladung, die bei unkontrollierter Entladung Ihre komplette PCB-Platine unbrauchbar machen kann. Frässpindeln für die Platinenherstellung werden daher mit einem elektrisch leitenden Kontakt zwischen Welle und Gehäuse der HF-Spindel versehen, um eine kontrollierte Ableitung der elektrostatischen Aufladung zu ermöglichen. Darin liegt der entscheidende Vorteil von Hochfrequenzspindeln mit ESD-Schutz.
Elektrostatische Entladung von Frässpindeln durch Stahlkugellager
Der herkömmliche ESD-Schutz von Frässpindeln zur PCB-Fertigung erfolgte durch Ableitung der elektrostatischen Aufladung über Stahlkugellager. Dieses Verfahren hat sich jedoch als nicht optimal für die HF-Spindel erwiesen:
Bei Kugellagern entsteht unter Rotation ein Schmierfilm zwischen der Kugel und den Laufbahnen des Innen- und Außenrings. Dieser Schmierfilm führt zu einem sehr hohen Übergangswiderstand zwischen den einzelnen Bauteilen. Infolgedessen findet bei ESD-Schutzmaßnahmen über Stahlkugellager keine permanente Entladung, sondern nur eine punktuelle Entladung bei entsprechend hoher Aufladung statt.
Durch diese punktuelle Entladung hoher statischer Ladungen kommt es in den Laufbahnen der Kugellager zu Beschädigungen. Diese Beschädigungen wiederum können die Lebensdauer von Kugellager und Motorspindel massiv reduzieren.
Ableitung elektrostatischer Aufladung über die Motorspindel
Ableitung elektrostatischer Aufladung bei Frässpindeln mit SycoTec ESD-Schutz
Um die Lebensdauer von Kugellager und Motorspindel nachhaltig zu verlängern, empfiehlt SycoTec seit vielen Jahren die Verwendung von Hybridkugellagern in Kombination mit speziellen Kohlenstiften für den ESD-Schutz.
Hybridkugellager bestehen aus Stahlringen und keramischen Kugeln anstelle von Stahlkugeln. Da keramische Kugeln elektrisch nicht leitend sind, ist eine Entladung elektrostatischer Aufladung über die Kugellager ausgeschlossen. Das heißt, dass auch die Lebensdauer der Kugellager nicht beeinträchtigt wird.
Für die elektrisch leitende Verbindung zwischen Welle und Gehäuse kommen in SycoTec Frässpindeln dann spezielle Kohlenstifte zum Einsatz. Der zusätzliche Carbonstift ist federmontiert mit dem Gehäuse der HF-Spindel verbunden und sorgt so für einen gleichmäßigen elektrischen Kontakt zwischen Spindelwelle und Spindelgehäuse über die gesamte Lebensdauer. Auf diese Weise ist ein zuverlässiger ESD-Schutz garantiert.
Funktionsprinzip Kohlenstoffstift als leitender Kontakt
Ein weiterer Vorteil: Die von SycoTec selbst entwickelten Carbonstifte bestehen aus einer speziellen Kohlenstoffverbindung, die darauf ausgelegt wurde, auch bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie Platinen fräsen geringen Verschleiß und eine lange Lebensdauer zu gewährleisten.
Typische Lebensdauer Kohlenstift bei SycoTec ESD-Motorspindeln
| Spindeltyp | Geschwindigkeit (U/min) | Lebensdauer (h)* |
| 4033 | 40.000
60.000 100.000 |
> 20.000
> 10.000 > 2.000 |
| 4041, 5045, 4061,
5060 |
40.000
60.000 |
> 8.000
> 5.000 |
*Produktionstoleranzen und äußere Einflüsse können die Lebensdauer beeinträchtigen.
Sie haben Interesse an SycoTec Hochfrequenzspindeln mit ESD-Funktion, weil Sie Leiterplatten herstellen und Platinen fräsen? Unsere Spindel-Experten beraten Sie gern zu geeigneten Frässpindeln für die PCB-Fertigung von einem der führenden Spindelhersteller weltweit.
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