Voluminöse Strukturteile für den Aerospace-Bereich wirtschaftlich und effizient fräsen Powerspindeln für Alu und Titan

Voluminöse Strukturteile für den Aerospace-Bereich wirtschaftlich und effizient fräsen

Powerspindeln für Alu und Titan

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Nach der letztjährigen Vorstellung der ersten HPC290er Spindel von Step-Tec sind inzwischen zwei weitere Varianten marktreif und bestellbar. Bei allen handelt es sich um Heavy-Duty-Spindeln für die Zerspanung im Grossformenbau und Aerospacebereich, wo Strukturteile, Gehäuse und ähnliches aus Aluminiumwerkstoffen und auch Titan für die Flugzeugindustrie gefertigt werden. Al Breitenberger, Step-Tec

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Das Basismodel 6071.001 dieser Plattformspindel steht auf der AMB in der Ausführung 15 000 min-1 in der 46 kW Version mit HSK-T100 zur Ansicht. Mit 366 Nm Drehmoment ist diese Spindel bestens geeignet, um große und sehr große Formenbauteile aus einem Stück zu fräsen. Die ideale Motorkennlinie erlaubt ein Schruppen mit Wendeplattenwerkzeugen. Die üppige Spindelleistung sorgt für gutes Abtragsvolumen selbst bei harten Werkstoffen wie Titan.

Die hohe Drehzahldynamik dieser Spindel ermöglicht, das Werkstück in derselben Aufspannung nach dem Schruppen fertig zu fräsen. Mit kleineren Werkzeugen bei höherer Drehzahl erzielt man mit dieser Spindel ein exzellentes Oberflächenfinish, das man eher bei kleinen Werkstücken erwarten würde.

Die Lagerauslegung mit 3 Öl-Luft-geschmierten robusten Hochpräzisions-Hybridlagern ergibt eine hohe dynamische Steifigkeit, die es erlaubt, mit langen Werkzeugen auch tiefe Taschen aus dem Vollen zu fräsen.

Eine neue lagerlose Drehdurchführung für alle Medien erlaubt die Einbringung von Kühlschmierstoffen unter hohem Druck. Genau dosierte Minimalmengenschmierung ist dabei genauso möglich wie Luft in Rotation bei wesentlich reduziertem Verschleiß.

Step-Tec bietet zu dieser Spindel auch eine Drehdurchführung für kryogene Kühlung an. Die sogenannte CO2-Kühlung für harte Werkstoffe wie Titan, Nickellegierungen und Verbundwerkstoffe erhöht die Kühleffizienz und damit die Zerspanung, was größere Schnittgeschwindigkeiten zulässt.

Für die neue HPC 290 Generation wurde der OCS (Opticool Spindel) Kühlkreislauf einer Strömungsoptimierung mit Computational Fluid Dynamics (CFD Simulation) unterzogen. Die Kühlkanäle wurden für Zwangsführung des Kühlmediums ausgelegt, was Wassereinschlüsse oder Wirbelstellen im Kühllabyrinth ausschließt. Das optimierte Design der Kühlkanäle sorgt für eine gute polare Temperaturverteilung im Spindelmantel und minimiert den thermischen Verzug der Umbauteile.

Hervorzuheben bleibt, dass es Step-Tec gelungen ist, eine extrem kurze Spindel zu bauen mit einem Asynchronmotor mit hoher Leistungsdichte. Das moderate Gewicht dieser Powerspindel von rund 230 kg ermöglicht einen kompakten hochdynamischen Schwenkkopf mit einem guten Masse/Leistungsverhältnis.

Weitere Varianten der neuen 290er Plattform

Die Möglichkeit, die Motorspindel mit einer Wellenklemmung (SSL = Spindle Shaft Interlock, belastbar bis 1300 Nm) zu bestellen, erweitert den Anwendungsbereich im Hinblick auf Drehbearbeitung, z. B. für Millturn-Anwendungen.

Für die Zerspanung von Titan, wo mit geringeren Schnittgeschwindigkeiten, jedoch mit hohen Momenten gearbeitet wird, bietet Step-Tec die 8000-min-1-Variante mit max. 75 kW Leistung und 600 Nm Drehmoment an. Durch die hohe statische Steifigkeit der massiven Welle einerseits und der hochrobusten Lagerauslegung mit drei fest verspannten vorderen Fett-geschmierten Lagern (4 Lager insgesamt), lassen sich die erhöhten radialen Krafteinleitungen über die ISO-AD50-Schnittstelle bei Titan problemlos auffangen.

In den HSK-Varianten kann Step-Tec das höchstmögliche Leistungsvermögen mit der Coolcore-Option, also mit eingebauter Wellenkühlung abrufen. Mit der HPC290CC stehen satte 120 kW Leistung zur Verfügung. Die erhöhte Drehzahl von 20 000 min-1 ermöglicht ein effizientes Bearbeiten großer Aluminium-Strukturteile im Aerospace-Bereich.

Die durch das große Spanvolumen entstehenden hohen Rotortemperaturen werden mit der gekühlten Welle abgeführt, was der HPC290 Coolcore Spindel eine sehr hohe Leistungsdichte verpasst. Dies wirkt sich positiv auch auf die Produktivität beim Bearbeiten aus.

Step-Tec bietet mit dieser neuen Plattform Powerspindeln für die Komplettbearbeitung in großen Portalfräsmaschinen an, wo auch voluminöse Strukturteile wirtschaftlich und effizient gefräst werden können.

Die 290er Plattform ist Industrie-4.0-tauglich und ermöglicht Direktzugriff von außerhalb, um den Spindelstatus und vor allem den Spindelzustand abzufragen – beispielsweise um präventive Wartung vorzunehmen.

Step-Tec AG
www.gfms.com/step-tec
AMB Halle 7 Stand C31



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