Die Spindel macht im WZM-Sektor nicht selten den entscheidenden Unterschied aus. Von ihr werden höchste Ansprüche in Bezug auf das thermische Verhalten gefordert. Der Spindelhersteller Fischer AG Prä- zisionsspindeln stellt hier seine CSC-Spindel vor.
Die innovative Weiterentwicklung von Werkzeugmaschinen hat in den letzten Jahren neue Möglichkeiten in der Präzisionsbearbeitung eröffnet. Der Spindel kommt dabei eine immer größere Bedeutung zu.
Patentierte Wellenkühlung
Mit der vor vier Jahren im Markt eingeführten Wellenkühlung hat sich Fischer dieser Forderungen angenommen. Über 1000 Spindeln basierend auf der patentierten Fischer Wellenkühlung stehen vorwiegend im Formenbau und der Präzisionsbearbeitung im täglichen Einsatz und beweisen dort ihre Zuverlässigkeit. Als Beispiel sei hier die Herstellung der optisch sehr anspruchsvollen und technisch hochwertigen Gehäuse für den Smartphone-Bereich erwähnt. Dank dem stabilen und etablierten System lassen sich Motorleistungen erhöhen, Wellenwachstum reduzieren, Spindelgebrauchsdauer erhöhen sowie Einlaufzeiten verkürzen.
Eingewechseltes Werkzeug bleibt kühl
Auch bei Maximaldrehzahl und größter Belastung garantiert die Spindelwelle eine thermisch stabile Basis für die Werkzeugaufnahme. Das eingewechselte kalte Werkzeug bleibt somit kühl, und der Aufwand an intelligenten und aufwändigen Systemen zur Kompensation der axialen Ausdehnung infolge thermischer Veränderungen kann minimiert werden. Durch die stabilen Fräsprozesse können Oberflächengüten mit spiegelnder Qualität erreicht werden, was nachgelagerte Polierprozesse eliminiert und die kompletten Herstellkosten nachhaltig senkt.
Mit dem Anspruch, die Produkte in Bezug auf Stabilität, Performance, Kompaktheit und Servicefreundlichkeit weiter zu entwickeln, präsentiert Fischer eine komplett neue Generation wellengekühlter Spindeln. Nebst der etablierten Wellenkühlung setzt sich das neue, integrale System CSC (Compact Shaft Cooling) aus den folgenden drei Komponenten zusammen (Bild 1):
- 1. Lagerlose Drehdurchführung
- 2. Spannzylinder in Spindelwelle integriert
- 3. Prozesskühlung
Die neu entwickelte und gegenüber der Vorgängergeneration lagerlose Drehdurchführung der Wellenkühlung baut extrem kompakt und ist bei einer Reparatur einfach auszutauschen.
Eine neue Freiheit erhält der Anwender bei der Wahl der Prozesskühlung. Trockenbearbeitung, Minimalmengenschmierung, Emulsionskühlschmierstoff oder Öl – alles ist möglich bis auf die maximale Drehzahl der Spindel.
Bild 2 zeigt die gemessenen Temperaturverläufe ohne Wellenkühlung. Es ist ersichtlich, dass die Welle das wärmste Element darstellt. Ein Temperaturunterschied der Welle von 30 °C zur Kühlwassertemperatur ist oft Realität. Die Wärme, welche durch Lagerreibung und Motorwärme entsteht, wird nicht abgeführt und lässt die Wellentemperatur auf über 50 °C ansteigen. Nicht so bei der Wellenkühlung: Die extrem effiziente Kühlung der Spindelwelle profiliert sich dadurch, dass die Welle nur ca. 5 °C über derjenigen der Kühlmediumeingangstemperatur liegt.
Beachtlicher Zeitgewinn möglich
In Bild 3 wird das Dilatationsverhalten an der Werkzeugschnittstelle analysiert. Nach erfolgtem Kaltstart auf Maximaldrehzahl erreicht die CSC-Spindel bereits nach ca. 2 Minuten die Sättigung. Das bedeutet gegenüber einer Spindel ohne Wellenkühlung einen Zeitgewinn von ca. 80 % für den Anwender. Nach dem Spindelstop wird die Nulllage bereits nach ca. 4 Minuten erreicht, was gegenüber der Spindel ohne Wellenkühlung erneut einen Zeitgewinn von 80 % bedeutet.
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