Bild: Step-Tec – GF Machining Solutions
Präzisionsspindel mit Wellenkühlung

Step-Tec entwickelt und produziert seit 1995 Hochleistungsmotorspindeln für Fertigungsbetriebe. Die zu GF Machining Solutions gehörende Firma bietet ein umfassendes Portfolio an Highspeed-Spindeln: gleichermaßen für den Werkzeug- und Formenbau wie für Medizintechnik-Anwendungen bis hin zu High-Performance-Spindeln für die Schwerzerspanung im Energie- und Aerospace-Bereich.


Von standardisierten Spindelplattformen bis zur kundenspezifischen Entwicklung: Die Präzisionsspindeln aus dem Hause der Step-Tec AG, Luterbach (Schweiz), verrichten seit Jahrzehnten zuverlässige Zerspanungsarbeit in Bearbeitungszentren führender Maschinenhersteller weltweit. Bis heute entwickelte und baute die Firma über 100 verschiedene Spindelvarianten im Durchmesserbereich von 90 mm bis 320 mm, die einen Leistungsbereich bis zu 130 kW abdecken, im Bereich Titanzerspanung sogar mit Drehmomenten bis 1200 Nm.

 

Neue HVC140CC bereits etabliert


Seit Lancierung der neuen CoolCore-Generation vor circa zwei Jahren haben diese Hochpräzisionsspindeln im Markt bereits ihre hervorragenden Eigenschaften unter Beweis gestellt: Beispielsweise werden die hohen Genauigkeitsansprüche im Formenbau von der HVC140CC mühelos erfüllt. Die stetig steigenden Erwartungen hin zu noch höherer Präzision und besseren Oberflächengüten bestätigen, dass Step-Tec mit dieser High-End-Spindel heutige Marktbedürfnisse genau getroffen hat.


Bei der Neuentwicklung der gesamten 140er-Plattform flossen eine Reihe technischer Neuheiten ein. Diese werteten nicht nur die bekannte mantelgekühlte OptiCool-Spindel (OCS) mit 42 000 min-1 auf, sondern etablierten die CoolCore-Spindel mit Wellenkühlung in Sachen Präzision und Stabilität als neue Referenz. Für die gesamte HVC140-Generation wurde beispielsweise der OCS-Kühlkreislauf einer Strömungsoptimierung (Computational Fluid Dynamics, CFD) unterzogen. Die Kühlkanäle wurden hierbei für eine Zwangsführung des Kühlmediums ausgelegt, um Wassereinschlüsse oder Wirbelstellen im Kühl-Labyrinth zuverlässig zu vermeiden. Die gesamten Optimierungsmaßnahmen führen in Summe zu minimalsten polaren Temperaturdifferenzen im Bereich des vorderen Spindelmantels von lediglich 1 K. Der thermische Einfluss auf die Spindelaufnahme ist somit auf ein Minimum reduziert und die Maschinen-Spindelachsgeometrie bleibt frei von Verzug.


Die neu gestaltete Dreheinführung zur Übergabe des Kühlmediums in die rotierende Welle hat eine größere Lebensdauer und ist im Bedarfsfall vor Ort in kürzester Zeit austauschbar. Alle heute gängigen Kühlmedien (außer Schneidöl) können über diese Dreheinführung durch die Spindel zum Werkzeug gefördert werden: Kühl-Emulsionen unter Hochdruck (KSS), Minimalmengenschmierung (MQL) und Kühlung mit Luft (ATR). Die Dreheinführungen lassen sich trocken bis zur maximalen Drehzahl ohne Beschädigung betreiben.


Das neu ausgelegte Labyrinth (Twin Air Sealing System, TAS) gewährleistet absolute Dichtheit. Verschmutzungen des Werkstücks oder des Bearbeitungsraumes durch Ölaustritt an der Spindelnase sind somit kein Thema mehr. Das prädestiniert die Spindel beispielsweise für Graphit- und Kunststoffbearbeitungen, medizintechnische Anwendungen oder die Herstellung von Formen für 3D-Glasprodukte für den gesamtem ICT (Information and Communications Technology)-Bereich. Die Plananlage für das Werkzeug wurde segmentiert und mit Kegelreinigungsbohrungen versehen. Das erlaubt eine bessere Reinigung der Auflage, um die hohe Spindelgenauigkeit zum Beispiel auch bei einem Werkzeugwechsel zu sichern.

 

Hohe dynamische Steifigkeit


Die neue Lagerauslegung mit vier Ultra-Hochpräzisions-Hybridlagern führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Steifigkeit sowohl in radialer Richtung als auch in der Achslage. Das Ergebnis zeigt sich in einem Rundlauf von lediglich 3 µm am Messdornende, einem Planlauf an der Werkzeuganlage von 1 µm sowie garantierten höchsten Werkzeug-Wechselgenauigkeiten, was überhaupt erst eine Teilebearbeitung in dieser Präzisionsklasse mit einem Oberflächenfinish von Ra = 0,05 µm ermöglicht.


Gegenüber dem Vorgängermodel baut die neue Spindel rund 60 mm kürzer. Ein neues optional bestellbares hochauflösendes Längenmesssystem mit integrierter Elektronik liefert das Signal für die dynamische Kompensation und ein zweites Signal zur Kompensation des thermischen Restwachstums der bereits hochgenauen CoolCore-Spindel. Der Kunde kann mit dieser Option und eigener Software Achskompensationen einleiten, um höchste Genauigkeitsansprüche zu erfüllen.


Step-Tec ist es gelungen, die beste „State of the Art“-CoolCore-Spindel zu bauen – und der Markt hat dies bereits mit zahlreichen zufriedenen Kunden honoriert. Die Spindel erfüllt oberste Ansprüche an Oberflächengüte und Dauerfestigkeit, um die heutigen hohen Anforderungen zu erfüllen. Darüber hinaus ist sie Industrie 4.0-tauglich und bietet externes Daten-Monitoring, um den Spindelstatus und vor allem den Spindelzustand abzufragen, beispielsweise zur Vorausplanung präventiver Wartungen.


www.step-tec.com


www.gfms.com/de

 

 

Beitrag aus dima 4/2018:

 

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