Perfektionierte Schweizer Hochleistungsspindeln

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Kein Ölaustritt mehr möglich auf Werkstück

In der Überarbeitung der Spindelnase wurde zugleich das Labyrinth dahingehend verändert, dass sichergestellt ist, dass im Stillstand als auch in Rotation keine Öltropfen der Lagerschmierung auf das Werkstück gelangen können. Dies ist eine Forderung bei der Bearbeitung z.B. von Graphitelektroden.

Online-Überwachung möglich

Die bereits umfangreich verbaute Sensorik zur Überwachung der Spindel und des Fräsprozesses wurde nach den neusten Trends bezüglich Online-Datenaustausch (Maschine-Spindel) nachgerüstet.

Die bekannte «black box» wurde mit dem SDM2 «Profibus-tauglich» gemacht. Dies ermöglicht eine Online-Überwachung der Spindel und Steuerung des Bearbeitungsprozesses, indem die Spindel über eine Steckerschnittstelle mit der CNC-Steuerung verbunden ist.

Selbstverständlich wurde dabei die Zahl der überwachbaren Parameter gesteigert und dessen Informationsgehalt verfeinert. Neben den bekannten Istwerten, wie Lager- und Motortemperaturen, Werkzeugwechselsignale, gefahrene Drehzahlen, alles aufgezeichnet in Abhängigkeit der aktuellen Zeit, wurde eigens ein neuartiger 3D-Beschleunigungssensor entwickelt und in die Formenbauspindeln eingebaut.

Entstehungsherd -von Vibrationen erkennen

Dieser Sensor ermöglicht es neu, die bei jeder Bearbeitung auftretenden Vibrationen in allen drei Richtungen X, Y und Z aufzuzeichnen. Aus nunmehr drei richtungsabhängigen Einzelsignalen lassen sich präzisere Rückschlüsse in Bezug auf den Entstehungsherd von Vibrationen ziehen, um so den Bearbeitungsprozess gezielt positiv zu beeinflussen.

Neben der Richtungszuordnung von Vibrationen, wird nun die jeweils letzte Stunde der Ereignisse aufgezeichnet und gespeichert, ähnlich einem Cockpit Recorder in Flugzeugen.

Im «crash»-Fall (>30g) und sonstigen Fehlfunktionen können sämtliche zur Störung geführten Ereignisse reproduziert werden. Daraus können wichtige Rückschlüsse des Ausfallgrundes gezogen und entsprechende Korrekturmassnahmen eingeleitet werden, um die Maschinenstillstandszeiten auf ein Minimum zu reduzieren.

RFID in Spindelmodulen

Frässpindeln, so ausgeklügelt sie auch sein mögen, sind letztlich Verschleissteile, welche gewartet und nach Ablauf ihrer Lebensdauer ausgetauscht werden müssen. Einzelne Grosskunden (Maschinenbauer) gehen heute dazu über, von ihren Unterlieferanten von Kernbaugruppen ein eingebautes Identifikationssystem zu fordern, im Sinne der Qualitätssicherung und Betriebssicherheit ihrer Maschinen.

Im Gegensatz zur umfassenden Betriebsdatenerfassung mittels des SDM, welche vorwiegend in High-End-Motorspindeln zu finden ist, bietet sich die RFID-Technik als kostengünstiger Datenspeicher an.

Radio Frequency Identification bezeichnet ein Verfahren für berührungslose Datenübermittlung mittels eines elektromagnetischen Feldes. Dieses Identifikations- und Rückverfolgungssystem ist technologisch recht einfach und günstig.

Spindelidentifikation und Maschinendaten per Lesegerät

Step-Tec hat sich vor einiger Zeit dazu entschieden, in gewissen Spindeltypen diese sogenannten Tags (passive Transponder) einzubauen. Darauf finden sich die Spindelidentifikation und auch die Maschinendaten, welche das Wartungspersonal in den Glastag einlesen kann, bevor die Motorspindel ausgetauscht wird. Mittels Lesegerät kann der Spindelhersteller die Maschinendaten (event history) auslesen und auswerten. Somit ist eine einwandfreie Identifikation der Motorspindel und im Revisionsfalle eine wahrheitsgetreue Garantiegewährleistung gegenüber dem Kunden möglich.

Diese kleinen Glastags fallen kostenmässig nicht ins Gewicht, bringen aber in der logistischen Betreuung einer Motorspindel über den gesamten Lebenszyklus merkliche Einsparungen.

Spindellagerschmierung kostenoptimiert

Spindellager in Hochgeschwindigkeitsspindeln sind meist mit Öl-Luft geschmiert und erfordern eine aufwändige und entsprechend kostspielige Peripherie, welche in erster Linie dem Maschinenbauer zu Buche schlägt. Lebensdauer-Fettschmierung wiederum setzt den Lagerdrehzahlen physikalische Grenzen, wegen der Fettgebrauchsdauer bzw. der Fettdegeneration, was den Einsatz in Formenbau-Motorspindeln höherer Drehzahl bisher verunmög-lichte.

Die optimale Lösung zwischen den beiden bekannten Schmiersystemen zeichnet sich durch das Fettnachschmiersystem aus, welches über einen Lebenszyklus gerechnet als das wohl umweltfreundlichste Schmiersystem gilt und den Trend hin zur «grünen Maschine» weiter ebnet.

Step-Tec rüstet inzwischen verschiedene Spindeltypen mit diesem Schmiersystem aus und bietet den Anwendern somit eine kosten- und leistungsoptimierte Motorspindel an. Im Vergleich der Schmiersysteme können heute mit den Fettnachschmiersystemen Drehzahlen im höheren Bereich, z.B. bis zu 1,8 Mio ndm mit Hybridlagern gefahren werden.

Die weiteren Vorteile der mit Nachschmierpatronen bestückten Spindeln ist die bis zu 3-fach gesteigerte Lebensdauer gegenüber «Einweg-Fettlagern». Dieses Schmiersystem ist durch seine «einfache» Ausführung äusserst robust und sehr wartungsarm. Die Fettgebrauchsdauer ist kein Thema mehr, denn frisches Fett wird ständig zu den Wälzkörpern nachgeschoben.

Die hohe Betriebssicherheit dieses Nachschmiersystems und die optimale Positionierung im Kosten-Leistungs-Vergleich erklärt den zunehmenden Einsatz solcher Motorspindeln in der Produktion sowie zunehmend auch im Formenbau.

InformationStep-Tec AGIndustriestrasse 454542 LuterbachTel. 032 681 35 35Fax 032 681 35 36 www.step-tec.com

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