EMO 2019 Spindeln für höchste Präzision und Leistung

Autor / Redakteur: Al Breitenberger / Anne Richter

Step-Tec präsentiert die umfassend überarbeitete 150-mm-Spindelbaureihe für den Formenbau. Aufgrund der ausgeklügelten Spindeltechnologie, weniger Gewicht und optimierter Kühlung können eine hohe Präzision, Wiederholgenauigkeit und Thermostabilität gewährleistet werden.

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Fräsen eines Formbauteils mit der jüngsten Generation der Step-Tec-Spindeln.
Fräsen eines Formbauteils mit der jüngsten Generation der Step-Tec-Spindeln.
(Bild: Step-Tec)

Step-Tec hat die bewährte 150-mm-Spindelreihe einer umfassenden Überarbeitung unterzogen. Pate dazu stand die ausgeklügelte Spindeltechnologie der jüngsten Generation HVC 140. Es ist gelungen, dieser 36 000-min-1-Formenbauspindel im höheren Leistungssegment die erwartete Präzision, Wiederholgenauigkeit und Thermostabilität zu verleihen. Auch der neuen HVC-150-Generation wurden die Vorzüge des Opticool-Prinzips (OCS), d. h. Strömungsoptimierung mittels Fluid Dynamics (CFD), verpasst. Die Kühlung der sehr nahe an der Werkzeugschnittstelle liegenden vorderen Lagerpaare ist durch separate Kühlwendel sichergestellt, einmal mehr getrennt von der Statorwärmequelle durch die OCS-eigene integrierte Kühlbarriere. Diese Optimierung führte zu minimalsten polaren Temperaturdifferenzen von deutlich unter 1 K im Bereich des vorderen Spindelmantels. Der thermische Einfluss auf die Spindelaufnahme ist somit auf ein absolutes Minimum reduziert und die Maschinen-Spindel­achsgeometrie bleibt frei von Verzug.

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Reduziertes Spindelgewicht und beste Rundlaufwerte

Step-Tec setzt sich stets zum Ziel, nicht nur das technisch Machbare auszureizen, sondern auch bei der Entwicklung seiner Spindeln die neuesten Markttrends zu verfolgen, um diese in allen möglichen Bereichen zu verbessern. So konnte hier das Spindelgewicht dank des Einsatzes von Karbonabdeckhülsen und einer um 60 mm reduzierten Baulänge um 3 kg reduziert werden. Damit können kompakte, hochdynamische Schwenkköpfe gebaut werden, was der Dynamik zugutekommt und damit die Produktivität im Simultanachsfräsen entscheidend erhöht. Das hervorragende Masse-Leistungs-Verhältnis dieser Kompaktspindel wurde mittels eines Synchronantriebs erreicht, dessen Dynamik gegenüber der des Vorgängers um das Doppelte gesteigert werden konnte. Die Motorleistung steht im oberen Drehzahlbereich konstant zur Verfügung. Für Produktionsanwendungen ist ein Synchronantrieb ein klarer Vorteil in Sachen Produktivität.

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Das bewährte Lagersystem der 140er-Baureihe mit vorne und hinten je zwei Ultra-Hochpräzisions-Hybridlagern sorgt auch bei grösseren Lagern in der HVC 150 für geringste Wellenverlagerung bei Krafteinleitung durch den Fräsprozess. Das lässt sich auch in den Rundlaufwerten an der Werkzeugschnittstelle von bloss 1–2 µm sehen: Beste Bedingungen für das Fräsen von Formen aus Stahl sowie Aluminium. Mit dem neu ausgelegten Labyrinth, genannt Twin Air Sealing System (TAS), konnte eine absolute Dichtheit erzielt werden. Verschmutzung des Werkstücks und des Bearbeitungsraumes durch Ölaustritt an der Spindelnase sind somit kein Thema mehr.

Optionen für kryogene Kühlung und AMS

Die neu eingesetzte Dreheinführung zur Übergabe des Kühlmediums in das Werkzeug und somit auf das Werkstück hat eine längere Lebensdauer und ist im Bedarfsfall vor Ort in kürzester Zeit austauschbar. Alle heute gängigen Kühlmedien können über diese Dreheinführung durch die Spindel zum Werkzeug befördert werden. Step-Tec bietet für diese Spindel, im Speziellen auch in der HPC-Ausführung, eine Drehdurchführung für kryogene Kühlung an.

Die neue HVC-150-Generation kann mit dem AMS (Längenmesssystem) geordert werden, mit dessen Signal die dynamische und thermische Verlagerung der Werkzeugaufnahme kompensiert werden kann. Neuartig bei dieser Spindel ist das Einbauverfahren dieses Hochpräzisionssensors, mit dem es Step-Tec gelungen ist, noch präzisere Signalwerte (Auflösung <1 µm) zu generieren. Das führt im Kompensationsverfahren in der Steuerung zu höchster Bearbeitungs- und Wiederholgenauigkeit für Formenbauanwendungen.

Das Basismodell dieser Plattformspindel steht auf dem Stand von GF Machining Solutions auf der EMO 2019 in der Ausführung 36 000 min-1 mit 33 kW und HSK-E50 zur Ansicht. Eine weitere Version in HPC-Ausführung wurde ebenfalls bereits entwickelt. Diese auf Präzisionsproduktion ausgerichtete 24 000-min-1-Spindel liefert mehr Drehmoment – von 40 bis 60 Nm je nach Kundenspezifikation – an der HSK-A63-Schnitt­stelle. Wie von Step-Tec zu erwarten ist, werden neue Spindelplattformen gleich so entwickelt, dass sich eine CoolCore-Version anbieten lässt. Das ist auch bei der 150er-Baureihe geschehen und rundet die HVC 150 in der 36 000-min-1-Ausführung mit HSK-E50 ab.

Präventive Serviceleistungen für maximale Maschinenverfügbarkeit

Eine Step-Tec-Spindel steht für Qualität und ist Garant für höchste Leistung und Zuverlässigkeit. Sie ist das Herz der Werkzeugmaschine und leistet pro Jahr bis zu 7000 und mehr Betriebsstunden. Damit ihre Genauigkeit bewahrt wird, ihre hohe Leistung permanent zur Verfügung steht und ihre Verfügbarkeit gesichert ist, bietet Step-Tec neben dem herkömmlichen Austausch-Service-Programm (SEP) auch präventive Wartungen an: Über rConnect lassen sich Spindelstatus und Spindelzustand abfragen, um beispielsweise anstehende Wartungen in Absprache mit dem Kunden zu planen. Damit garantiert Step-Tec die maximale Produktivität der Spindel und somit höchste Maschinenverfügbarkeit. SMM

EMO 2019: Halle 27, Stand B26

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