Mit der neuesten Generation der HVC140 Spindel mit 42 000 min-1 ist es Step-Tec nach eigenen Angaben gelungen, die Präzision und Repetitionsgenauigkeit an die Grenzen des physikalisch Machbaren zu bringen. Auf der Basis ihres Opti-Cool-Prinzips (OCS) vereinen die Schweizer einen ausgeglichenen optimierten Temperaturhaushalt mit einer Präzision und Steifigkeit, die den anspruchsvollsten Anforderungen im hochgenauen Formenbau gerecht wird.
Das OCS-Prinzip in der Spindel sorgt mit einer tiefer liegenden, 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.
Motorspindeln sind Wärmequellen und haben unvermeidbar einen Einfluss auf die Bearbeitungsgenauigkeit der gesamten Werkzeugmaschine. Ziel der Entwickler war es, die polare Temperaturverteilung im Bereich des Spindelflansches und des vorderen Mantels auf maxinal 1 K zu bringen, um so den thermischen Einfluss auf die Maschinenachse auf ein Minimum zu bringen und deren 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, z. B. nach Werkzeugwechsel, wurde so nachhaltig optimiert. Des Weiteren werden die im hinteren Teil der Spindel befindlichen Wärmequellen durch Verwendung einer Karbonhülse mit geringstem Wärmeübertrag von der Maschinenachse fern gehalten.
Mit einem optimierten Luftmanagement in der Spindel und einem neu ausgelegten Labyrinth mit integriertem Längenmesssystem konnte eine absolute Dichtheit erzielt werden. Eine Werkstückverschmutzung durch Ölaustritt an der Spindelnase wird somit verhindert.
Höchste dynamische Steifigkeit
Die Auslegung des Lagersystems bestimmt maßgeblich die Leistungsfähigkeit einer Spindel auf einer Fräsmaschine und damit die Genauigkeit und Oberflächengüte am Werkstück. Ferner hat die Spindel als Schnittstelle zum Werkzeug die gesamten Bearbeitungskräfte aufzunehmen – und dies über Jahre mit gleichbleibender Qualität.
Die Wahl von Ultra-Hochpräzisions-Hybridlagern sowie die Lagerauslegung des gesamten rotierenden Systems führte letztlich zu einer bis dahin nie erreichten Steifigkeit: Die Verbesserungen der Steifigkeitswerte gegenüber des Vorgängermodells an der Plananlage des Werkzeugs betragen 16 % in radialer Richtung und gar 60 % in der Achslage – Werte die sich im Präzisionsformenbau und in der Produktion kleiner Präzisionsteile nicht nur sehen lassen können, sondern zu den besten ihrer Klasse gehören. Eine markant gesteigerte dynamische Steifigkeit, gepaart mit geringsten Rund- und Planlauffehlern an der HSK-Aufnahme und Wechselgenauigkeiten am Werkzeug im Bereich ≤ 2 µm, ermöglichen höchste Präzision in der Bearbeitung.
Eine Drehdurchführung der neuesten Generation zur Einbringung von Kühlschmierstoffen unter hohem Druck sowie auch eine Minimalmengenschmierung ist heute in der klassischen spanabhebenden Bearbeitung Standard. Die absolute Dichtheit dieser Spindel ist bestens geeignet für die Trockenbearbeitung oder Luftkühlung von Kunststoffmedizinalkomponenten oder Grafitelektrodenbearbeitung.
Die Motorspindel ist eine zentrale Komponente, welche pro Jahr bis zu 7000 und mehr Betriebsstunden leistet. Damit ihre Genauigkeit bewahrt wird, ihre hohe Leistung permanent zu Verfügung steht und ihre Verfügbarkeit gesichert ist, sind fachgerechte Instandhaltungsarbeiten und präventive Wartungen unumgänglich. Bei einem Ausfall der Spindel zählt neben den Kosten auch die Zeit, bis die Werkzeugmaschine wieder in die Fertigung eingegliedert werden kann. Step-Tec bietet ein auf die Kundenbedürfnisse angepasstes Wartungs- und Reparaturportfolio, das von Vororteinsätzen für die Spindeldiagnose und Kleinreparaturen (SOR) über Werksreparaturen (SFR) bis hin zu einem ausgeklügelten und weltumspannenden Spindelaustauschkonzept (SEP) reicht. ■
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