KEM Konstruktion 09.2017

TRENDS LÖSUNGEN FÜR

TRENDS LÖSUNGEN FÜR DIE WERKZEUGMASCHINE 4.0 Hydrostatische Motorschleifspindeln für Spiegelschliff erreichen Rundlaufqualitäten kleiner 0,1 μm Beste Oberflächen erzielen Zahlreiche Produkte wie z. B. Spindeln, Zahnräder, hydraulische Steuerventile, Wälzlagerteile und andere Hochpräzisionskomponenten müssen, um einwandfreie Funktionen zu gewährleisten, herausragende Ober - flächenqualitäten erfüllen. Häufig werden ultrapräzise Oberflächen in Spiegelschliff-Qualität gefordert, die nur durch spezielle Werkzeuge und Maschinen erreicht werden können. Robert Schönfeld, Geschäftsführer, Hy prostatik Schönfeld GmbH, Göppingen Hydrostatische Motorschleifspindel von Hyprostatik zum Herstellen von spiegelnden Oberflächen Die Tendenz vieler Unternehmen bei der Beschaffung neuer Werkzeugmaschinen Mindestqualitätsstandards zu definieren, macht sich häufig in der Bearbeitungsqualität, Verfügbarkeit und Nutzungsdauer negativ bemerkbar. Zum Erreichen ultrapräziser Oberflächen sind spezielle Bearbeitungskomponenten, wie z. B. hydrostatische Motorschleifspindeln und Werkstückspindeln erforderlich. Beste Oberflächen beim Schleifen Beim Schleifen werden beste Oberflächen und geringste Formfehler dann erreicht, wenn die Spitzen der Schleifkörner unabhängig von der Belastung auf einem fehlerlosen Kreis rotieren. Dabei darf dieser Kreis auch bei Belastungsschwankungen verschiedener Frequenzen nicht verlassen werden. Diese Voraussetzung muss sowohl beim Abrichten als auch beim Schleifen erfüllt sein. Dies wird erreicht mit Rundlaufqualität im Bereich 0,1 μm, mit hoher Steife, bester Wuchtgüte und hoher Dämpfung. Selbst beste Wälzlagerspindeln herkömmlicher Art können das nicht gewährleisten. Sie weisen bestenfalls Rundlauffehler von 1 μm, in der Regel aber 2 bis 5 μm und sehr begrenzte Dämpfung auf. Zudem werden die Rundlaufqualitäten mit der Gebrauchsdauer schlechter. Bild: Hyprostatik Schönfeld Rundlaufqualität 0,1 μm Dagegen erreichen hydrostatische Hochpräzisions-Motorschleifspindellagerungen von Hyprostatik Schönfeld Rundlaufqualitäten kleiner 0,1 μm – und zwar über den gesamten Drehzahlbereich. Möglich wird dies durch optimierte Ausführung. Darüber hinaus verfügen die hydrostatischen Lager der Spindeln in den relevanten Erregerfrequenzbereichen über eine etwa 100-fach höhere Dämpfung als wälzgelagerte Spindeln. Zur Ermittlung der optimierten Dämpfungs - parameter arbeitet Hyprostatik mit eigens entwickelten Computerprogrammen. Wuchtgüte G 0,1 Die Spindellagerungen sind dabei fein gewuchtet, d. h. sie entsprechen einer Wuchtgüte von G 0,1 (die kleinste Wuchtgüte nach DIN ISO 1940 ist G 0,4). Weiter haben die Entwickler von Hyprostatik die radiale Nachgiebigkeit aus der ungedämpften Spindelfederung sehr klein gehalten. Damit kommt die optimale Dämpfung der Hydrostatiklager voll zur Wirkung. Progressiv-Mengenregler versus Kapillare Üblicherweise werden die Ölströme in die Taschen hydrostatischer Komponenten mithilfe laminar durchströmter Kapillaren gesteuert. Diese festen Widerstände messen einer zunehmend belasteten Tasche einen abnehmenden Ölstrom zu. Hierauf beruht die geringe Steife hydrostatischer Komponenten mit Kapillaren. Hyprostatik dagegen setzt anstelle der Kapillaren seine patentierten Progressiv-Mengenregler, kurz PM-Regler, ein. Diese versorgen zunehmend belastete Taschen mit einem ansteigenden Ölstrom, entlastete Taschen mit einem reduzierten Ölstrom. Hierdurch werden gegenüber Kapillaren 3- bis 6-fach höhere Steifen erreicht. Auch werden durch die optimale Auslegung der Hydrostatiklager gegenüber statischen und dynamischen Belastungen wesentlich geringere Pumpen- und Reibleistungen erreicht, als dieses bei vergleichbaren Spindeln mit Kapillaren als Regelelemente möglich ist. Bei hohen Drehzahlen uneingeschränkt belastbar Auch bei den höchsten Drehzahlen erwärmen sich die Lagerungen dank Verwendung der PM-Regler nur geringfügig, sodass Wärmeeintrag in die Maschine und thermisch bedingte Geometriefehler vermieden werden. Und zum Schluss das Beste: Im Gegensatz zu 44 K|E|M Konstruktion 09 2017

LÖSUNGEN FÜR DIE WERKZEUGMASCHINE 4.0 TRENDS mittels Kapillaren geregelten Hydrostatikspindeln sind die Hypro - statik-Spindeln auch bei sehr hohen Drehzahlen uneingeschränkt belastbar. Die Spindellagerungen von Hyprostatik heben sich dadurch hinsichtlich der Belastbarkeit, der Steife, Dämpfung und der möglichen Maximaldrehzahlen sehr deutlich von alternativen hydrostatischen Spindellagerungen ab. erreichte Rautiefe Ra 0,05 μm an. Mit einem vertikalen Schleifzentrum wurden an Walzen mit spiegelnder Oberfläche Rautiefen von Ra 0,003 μm gemessen. Die Formgenauigkeiten sind ebenso außergewöhnlich. Aufgrund dieser Oberflächenqualität sind Nachbearbeitungen wie Honen, Läppen und Superfinishen oft überflüssig. bec www.hyprostatik.de Kein Ausfall hydrostatischer Spingellagerungen Außerordentlich bemerkenswert ist der Unterschied zwischen Kapillaren und PM-Regler bei schnell drehenden Spindellagerungen. Bei Verwendung von Kapillaren, Stillstand der Spindel und einer deutlichen Belastung reduziert sich der Hydrostatikspalt auf z. B. 60 % des Ursprungsspaltes und der Ölstrom auf 50 %. Mit zunehmender Drehzahl erwärmt sich das Öl bei der belasteten Tasche stärker und die Ölviskosität wird signi - fikant kleiner, wodurch der Spalt der belasteten Tasche zusätzlich kleiner und die Reibleistung größer wird. Erwärmt sich z. B. das unbelastete Lager bei hoher Drehzahl um 16 °C, so wird bei deutlicher Belastung das Öl bei der belasteten Tasche um etwa 60 °C erwärmt mit der Folge, dass die Ölviskosität auf ca. ein Zehntel vermindert wird. Aufgrund der starken Reibleistung bei der belasteten Tasche, der relativ hohen Öltemperatur bricht das Lager thermisch bedingt durch. Dies sei die Ursache für viele Ausfälle hydrostatischer Spindellagerungen und der Grund für manche skeptische Einstellung gegenüber solchen Produkten. Spindellagerungen von Hypro - statik vermeiden diese Problematik: Bei zunehmend belasteten Taschen steigt der Ölstrom in diese Taschen, wodurch die Spaltverminderung und damit der Anstieg der Reibleistung deutlich reduziert wird. Somit bleibt bei entsprechender Auslegung die Ölerwärmung der belasteten Tasche konstant oder sinkt sogar. Thermisch bedingtes Versagen der Lagerung bei hohen Drehzahlen ist nicht möglich. Detaillierte Informationen zu den hydrostatischen Spindellagerungen: http://hier.pro/kFOj8 EMO: Halle 7, Stand A52 Unsere ganze Kompetenz in einer Systemlösung. alpha Linear Systems: Dynamisch. Präzise. Individuell. Haben Sie an den linearen Antrieb ganz individuelle Anforderungen in Bezug auf Laufruhe, Positioniergenauigkeit und Vorschubkraft? Dann haben wir für Sie die optimal abgestimmte Systemlösung. Denn es geht nicht allein um die Kopplung von Getriebe, Ritzel und Zahnstange, sondern unser Know-how liegt in überzeugenden und individuellen Systemlösungen bei Linearsystemen – und das über alle Klassen. Sie haben noch Fragen? Wir beraten Sie gern: Tel: +49 7931 493-0 Rautiefen von 0,003 μm Hyprostatik lieferte erstmals vor 20 Jahren Spindellagerungen. Solche der höchsten Qualitätsstufe sind seit 2014 im Einsatz und weisen exzellente Ergebnisse auf. Ein Anwender gibt eine WITTENSTEIN alpha – intelligente Antriebssysteme www.wittenstein-alpha.de Besuchen Sie uns auf der EMO vom 18. – 23. September 2017, Halle 25, Stand A36 K|E|M Konstruktion 09 2017 45