Bild: Step-Tec
Motorspindel für die Präzisionsbearbeitung

 

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Mit ihrer neuen HVC 140-6070 Spindel bietet Step-Tec eine Spindel für höchste Ansprüche an Oberflächengüte und wirtschaftliche Dauerfestigkeit. Sie soll die neue Plattformspindel sein, die mit ihrer Variantenvielfalt selbst die herausforderndsten Kundenanforderungen zu befriedigen vermag.


Die Step-Tec AG, ein Unternehmen aus dem Bereich der GF Machining Solutions, entwickelt und produziert seit über 20 Jahren Hochleistungs- und Hochgeschwindigkeits-Motorspindeln für die Bereiche Werkzeug- und Formenbau sowie Produktion und Aerospace. Das Spektrum reicht dabei von standardisierten Spindelplattformen bis zur kundenspezifischen Entwicklung. Zum Portfolio gehören heute rund 100 verschiedene Spindelvarianten im Durchmesserbereich 90-320 mm, welche einen Leistungsbereich bis 100 kW abdecken, im Bereich Titanzerspanung sogar bis 130 kW bei Drehmomenten von bis zu 1000 Nm.


Mit der neusten Generation der HVC140 Spindel mit 42000 min-1 sei es gelungen, so Alois Breitenberger von der Forschungs- und Entwicklungsabteilung des Unternehmens, die Präzision und Wechselgenauigkeit an die Grenzen des physikalisch Machbaren zu bringen. «Auf der Basis des bewährten ‘OptiCool’-Prinzips (OCS) vereinten wir den bereits ausgeglichenen optimierten Temperaturhaushalt mit einer Präzision und Steifigkeit, die den anspruchsvollsten Anforderungen im hochgenauen Formenbau gerecht wird. Das OCS Prinzip sorgt mit einer in der ‘Tiefe’ umlaufenden Kühlbarriere dafür, dass die Motorwärme von der Spindelnase ferngehalten wird. Diese wird mit zwei Kühlwendeln im Bereich des vorderen Lagersystems kühl und stabil gehalten, was das Längenwachstum auf ein Minimum beschränkt», stellt er heraus.

 

Zum Hintergrund der Entwicklung


Motorspindeln sind Wärmequellen und haben unvermeidbar einen Einfluss auf die Bearbeitungsgenauigkeit der gesamten Werkzeugmaschine. Das Ziel war die polare Temperaturverteilung im Bereich des Spindelflansches und des vorderen Mantels auf 1K zu bringen, um den thermischen Einfluss auf die Maschinenachse auf ein Minimum zu bringen um dessen Geometrie nicht zu beeinflussen. Dazu wurde der OCS Kühlkreislauf einer weiteren Strömungsoptimierung mittels entsprechender Berechnungen und Simulation unterzogen. Dies führte zu einem noch ausgeglicheneren Wärmehaushalt. Die Wiederholgenauigkeit, zum Beispiel nach einem Werkzeugwechsel verbessert sich dadurch. Weiter werden die im hinteren Teil der Spindel befindlichen Wärmequellen durch Verwendung einer Karbonhülse mit geringstem Wärmeübertrag von der Maschinenachse ferngehalten. Außerdem konnte mit einem optimierten Luftmanagement in der Spindel und einem neu ausgelegten Labyrinth mit integriertem Längenmesssystem eine absolute Dichtheit erzielt werden.

 

Dynamische Steifigkeit durch spezielle Lagerauslegung


Besondere Relevanz in Bezug auf dynamische Steifigkeit, Standzeit der Werkzeuge sowie erzielbare Präzision am Werkstück seien die Wechselgenauigkeit sowie der Rund- und Planlauf der Schnittstelle, so Alois Breitenberger. Die Auslegung des Lagersystems bestimme dabei maßgeblich die Leistungsfähigkeit einer Spindel auf einer Fräsmaschine und damit die Genauigkeit und Oberflächengüte am Werkstück. Ferner habe die Spindel als Schnittstelle zum Werkzeug die gesamten Bearbeitungskräfte aufzunehmen und dies über Jahre mit gleichbleibender Qualität. Für die neue Spindelgeneration habe man sich deshalb für Ultra Hochpräzisions-Hybridlager entschieden. Als Ergebnis der Lagersystemoptimierung stehen die Verbesserungen der Steifigkeitswerte gegenüber des Vorgängermodells an der Plananlage des Werkzeugs von 16 Prozent in radialer Richtung und 60 Prozent in der Achslage auf der Habenseite. Diese Werte, so der Step-Tec-Entwickler gehören speziell im Präzisionsformenbau und in der Produktion kleiner Präzisionsteile zu den besten ihrer Klasse.

www.step-tec.com

 

Beitrag aus dima 4/2016:

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