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Donnerstag, Dezember 14, 2017
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gmn10315Fachartikel

EMO in Halle 9, Stand D33

GMN stellt eine neue Modellreihe von Hochgeschwindigkeitsspindeln mit einer hocheffizienten hydroviskosen Dämpfung vor. Hierbei gelang es, die Eigenschwingungen gegenüber einer Standardspindel um bis zu 65 % zu reduzieren. Das erlaubt eine wirtschaftlichere Werkstückbearbeitung, denn Bauteile können mit höheren Schnitttiefen und damit größerem Zeitspanvolumen stabil bearbeitet werden. Eine höhere Oberflächenqualität wird über alle Drehzahlbereiche hinweg erzielt – nicht nur beim Schruppen, sondern ebenfalls bei der Schlichtbearbeitung und beim Schleifen.



Die Hochgeschwindigkeitsspindeln zeichnen sich durch eine deutlich verbesserte dynamische Steifigkeit aus, so Dr.-Ing. Bernd Möller, Leiter Entwicklung & Konstruktion bei GMN: „Durch das hydroviskose System wird die Dämpfung von Eigenfrequenzen deutlich verbessert. In axialer Richtung konnte die dynamische Steifigkeit zum Beispiel um bis zu 135 % verbessert werden. Das führt zu wesentlich reduzierten Eigenschwingungen im Bearbeitungsprozess, so dass man eine sehr gute Bauteilqualität erreichen kann.“

Dagegen entsteht bei Standardspindeln unter hohen Zerspanungskräften aufgrund der schwach gedämpften Eigenfrequenzen häufig ein Rattern. Die starke Geräuschentwicklung ist ein Anzeichen für die starke Anregung von Eigenschwingungen. Raue, teils zerkratzte Oberflächen, stark wellige Schnittkanten, verbreiterte Nuten bis hin zu Werkzeugbrüchen und sogar Spindelausfälle sind die gravierenden Folgen.

Stabile Schnitttiefe verdoppelt sich

gmn20315Einer Untersuchung des Werkzeugmaschinenlabors (WZL) der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen zufolge konnte bei einer Hochgeschwindigkeitsspindel HCS 280 – 18000/60 mit HSK-100 die minimale stabile Schnitttiefe bei Drehzahlen zwischen 10.000 und 18.000 min-1 verdoppelt werden. Beim Einsatz der hydroviskos gedämpften Spindeln wurden – auch bei ungünstigen Drehzahlen – bis zu einer Einstechtiefe von 6 mm stabil gute Oberflächen erzielt. Hingegen erreichte die Standardspindel unter gleichen Bedingungen lediglich 3 mm.

Auch die Oberflächengüte beim Innenrund- und Planschleifen verbessert sich spürbar. Unter Produktionsbedingungen in der eigenen Fertigung erzielte GMN mit einer hydroviskos gedämpften Spindel zum Beispiel eine Rauigkeit von nur 0,89 µm gegenüber 2,36 µm bei herkömmlichen Modellen.

Baugleich mit Standardmodellen und leicht nachrüstbar

gmn30315Die Hochgeschwindigkeitsspindeln werden mit einem eigenen kleinen und energiesparenden Hydraulikaggregat autark angetrieben. Über den Öldruck lässt sich zusätzlich die Lagervorspannung der Spindel steuern. Damit kann die Steifigkeit der Spindel verändert und damit das Verhalten in Abhängigkeit von Bearbeitungsaufgabe, Drehzahl und Werkzeug optimiert werden. Durch eine höhere Vorspannung verbessert sich die Leistungsfähigkeit der Spindel in den unteren Drehzahlbereichen erheblich.

Die neuen Spindelmodelle mit hydroviskoser Dämpfung gibt es für Bearbeitungszentren zur Fräs- und Bohrbearbeitung sowie für Schleifmaschinen. Äußerlich baugleich mit den Standardmodellen lassen sie sich auch auf vorhandenen Maschinen leicht nachrüsten.

Umfangreiche Praxistests verliefen erfolgreich

Vor der Markteinführung auf der diesjährigen EMO hat GMN hydroviskos gedämpfte Spindeln bereits in einem umfangreichen Praxiseinsatz auf Bearbeitungszentren eines italienischen Herstellers getestet. Dessen Kunden fertigen mit den neuen Spindeln unter anderem Bauteile für die Luftfahrtindustrie und sind überaus zufrieden. Auch aus der Produktion im eigenen Haus hat Entwicklungs- und Konstruktionsleiter Möller eine positive Rückmeldung erhalten: „Die Bediener an den Schleifmaschinen wollten die neuen Spindeln nach den Erprobungsläufen gar nicht mehr zurückgeben.“
Bild oben: Das Dämpfungssystem ist vollständig in die Spindel integriert. Über den Öldruck lässt sich die Lagervorspannung der Spindel steuern.

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