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maschine+werkzeug 07/2019

Kraftvoll und trotzdem kühl

Spindeln

Das Portfolio von Step-Tec umfasst Hochgeschwindigkeitsspindeln für den Formenbau wie auch für medizintechnische Anwendungen und Hochleistungsspindeln für die Schwerzerspanung.

Die Powerspindel ermöglicht einen kompakten, hochdynamischen Schwenkkopf. Bild: Step-Tec

Die Powerspindel ermöglicht einen kompakten, hochdynamischen Schwenkkopf. Bild: Step-Tec

Nach der Vorstellung der ersten HPC-290er-Spindel im Jahr 2018 sind inzwischen zwei weitere Varianten dazugekommen, beides Heavy-Duty-Spindeln für die Zerspanung im Grossformenbau und in der Luft- und Raumfahrt, wo kritische Funktionsteile von Triebwerken, Landungssystemen und Befestigungselemente aus Titan für die stetig wachsende Flugzeugindustrie gefertigt werden.

Die neue HPC 290CC mit der Opticool-Statorkühlung gepaart mit der Wellenkühlung. Bild: Step-Tec

Die neue HPC 290CC mit der Opticool-Statorkühlung gepaart mit der Wellenkühlung. Bild: Step-Tec

Das Basismodell dieser Spindel finden die Besucher der EMO auf dem GF-Machining-Solutions-Stand in der Ausführung mit 15.000 Umdrehungen pro Minute in der 46-Kilowatt-Version mit HSK-T100. Mit ihren 366 Newtonmetern Drehmoment ist diese Spindel auch zum Fräsen sehr großer Formenteile bestens geeignet – selbst bei zähen Werkstoffen wie Titan. Die große Drehzahldynamik dieser Spindel ermöglicht es, das Werkstück in derselben Aufspannung zu fräsen und fertig zu schlichten.

Die Lagerauslegung mit robusten, Öl-Luft-geschmierten Hochpräzisionshybridlagern ergibt eine hohe dynamische Steifigkeit, die es erlaubt, mit langen Werkzeugen auch tiefe Taschen aus dem Vollen zu fräsen. Die möglichen Varianten bezüglich Werkzeugschnittstellen und Optionen finden sich in den Leistungsmerkmalen. Eine neue lagerlose Drehdurchführung für alle Medien erlaubt das Einbringen von Kühlschmierstoffen unter hohem Druck. Eine 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 CO2-Kühlung für zähe Werkstoffe wie Titan, Nickellegierungen und Verbundwerkstoffe erhöht die Produktivität durch signifikante Steigerung der Standzeit der meist mit Hartmetallschneiden bestückten Werkzeuge.

Fräsen eines Strukturteils aus Aluminium. Bild: Step-Tec

Fräsen eines Strukturteils aus Aluminium. Bild: Step-Tec

Für die neue HPC-290er-Serie wurde der Opticool-Spindelkühlkreislauf (OCS) einer Strömungsoptimierung mit modernsten 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.

Kompakt und leicht

Hervorzuheben bleibt, dass es Step-Tec gelungen ist, eine extrem kurze Spindel mit einem Asynchronmotor mit hoher Leistungsdichte zu bauen. Das moderate Gewicht dieser Powerspindel von rund 230 Kilogramm ermöglicht einen kompakten, hochdynamischen Schwenkkopf mit einem guten Masse-Leistungs-Verhältnis. Die einzigartige Möglichkeit, in dieser Motorspindel eine Wellenklemmung zu bestellen, erweitert den Anwendungsbereich im Hinblick auf Drehbearbeitungen.

Geht es um die Zerspanung von Titan, wo mit geringeren Schnittgeschwindigkeiten, aber hohen Drehmomenten gearbeitet wird, bietet Step-Tec Varianten mit 8.000 Umdrehungen pro Minute, maximal 75 Kilowatt Leistung und einem Drehmoment von 600 Newtonmeter an. Durch die hohe statische Steifigkeit der massiven Welle und der hochrobusten Lagerauslegung mit drei fest verspannten, vorderen fettgeschmierten Lagern lassen sich die erhöhten radialen Krafteinleitungen bei Titan über die ISO-AD50 Schnittstelle problemlos auffangen. In den HSK-Varianten kann Step-Tec das höchstmögliche Leistungsvermögen mit der Coolcore-Option, also mit eingebauter Wellenkühlung, abrufen. Mit der ›HPC 290 Coolcore‹ stehen satte 120 Kilowatt Leistung zur Verfügung. Die erhöhte Drehzahl von 20.000 Umdrehungen pro Minute ermöglicht ein hocheffizientes Bearbeiten von großen Aluminium-Strukturteilen in der Luft- und Raumfahrt.

Die durch das hohe Spanvolumen entstehenden Rotortemperaturen werden mit der gekühlten Welle mühelos abgeführt. So erhält die HPC-290-Coolcore-Spindel eine extrem hohe Leistungsdichte, was sich äußerst positiv in der Produktivität niederschlägt.

Step-Tec ist es mit dieser neuen Plattform gelungen, Powerspindeln für die Komplettbearbeitung in großen Portalfräsmaschinen anzubieten, damit auch voluminöse Strukturteile wirtschaftlich und effizient gefräst werden können.

Step-Te sieht seine Spindel mit ihrer Qualität als Garant für höchste Leistung und Zuverlässigkeit. Sie ist das Herz der Werkzeugmaschine und leistet pro Jahr bis zu 7.000 und mehr Betriebsstunden. Damit ihre Genauigkeit bewahrt wird, ihre hohe Leistung permanent zur Verfügung steht und ihre Verfügbarkeit gesichert ist, bietet der Hersteller neben dem herkömmlichen Austausch-Service-Programm (SEP) auch präventive Wartungen an.

Über R-Connect 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.

www.gfms.com/step-tec/de.html

Unternehmensinformation

GF Machining Solutions GmbH

Steinbeisstraße 22 - 24
DE 73614 Schorndorf
Tel.: 07181-926-0
Fax: 07181-926-190

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