EuroMold-Special 2011 - Fachverlag Möller
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infolge thermischer Veränderungen<br />
kann minimiert werden.<br />
Durch die stabilen Fräsprozesse<br />
können Oberflächengüten mit<br />
spiegelnder Qualität erreicht werden,<br />
was nachgelagerte Polierprozesse<br />
eliminiert und die kompletten<br />
Herstellkosten nachhaltig<br />
senkt.<br />
Innovation:<br />
Compact Shaft Cooling<br />
Mit dem Anspruch, die Produkte<br />
in Bezug auf Stabilität, Performance,<br />
Kompaktheit und Servicefreundlichkeit<br />
weiter zu entwickeln,<br />
präsentiert Fischer eine<br />
komplett neue Generation wellengekühlter<br />
Spindeln. Nebst der<br />
etablierten Wellenkühlung setzt<br />
sich das neue, integrale System<br />
CSC (Compact Shaft Cooling) aus<br />
den folgenden drei Komponenten<br />
zusammen (Bild 1):<br />
1. Lagerlose Drehdurchführung<br />
2. Spannzylinder in Spindelwelle<br />
integriert<br />
3. Prozesskühlung<br />
Lagerlose Drehdurchführung<br />
Die neu entwickelte und gegenüber<br />
der Vorgängergeneration<br />
lagerlose Drehdurchführung<br />
der Wellenkühlung baut extrem<br />
kompakt und ist bei einer Reparatur<br />
einfach auszutauschen. Die<br />
Technologie basiert auf der patentierten<br />
Fischer-Lösung und setzt<br />
einen neuen Standard im Bereich<br />
Drehdurchführung für schnell<br />
drehende Spindeln. Zentrales<br />
Element bildet eine «Hightech-<br />
Einheit» welche das Kühlmedium<br />
in die Welle leitet, die präzise<br />
Steuerung des Spannzylinders<br />
übernimmt und zusätzlich die Prozesskühlung<br />
in das Spindelsystem<br />
einführt.<br />
Prozesskühlung:<br />
Alles ist machbar<br />
Eine neue Freiheit erhält der<br />
Anwender bei der Wahl der Prozesskühlung.<br />
Trockenbearbeitung,<br />
Minimalmengenschmierung, Emul-<br />
<strong>EuroMold</strong>-<strong>Special</strong> <strong>2011</strong><br />
Bild 3<br />
sionskühlschmierstoff oder Öl –<br />
alles ist möglich bis auf die maximale<br />
Drehzahl der Spindel. Gerade<br />
durch die Verwendung von Luft<br />
oder Minimalmengenschmierung<br />
eröffnen sich neue Möglichkeiten<br />
in den Bearbeitungsstrategien.<br />
Die spezifische, Fischer-eigene<br />
Lösung ermöglicht mit Sperrluftunterstützung<br />
einen sicheren und<br />
verschleißarmen Betrieb bis zur<br />
maximalen Spindeldrehzahl. Dabei<br />
ist die Prozesskühlung nicht als<br />
zusätzliche Option zu verstehen,<br />
jede Spindel der CSC-Generation<br />
ist grundsätzlich mit diesem<br />
Feature ausgestattet. Die Herausforderung,<br />
ein optimales Konzept<br />
für die neue Spindelgeneration<br />
zu finden, konzentriert sich nicht<br />
nur auf den Entwicklungsbereich.<br />
Die innovative Idee des CSC-<br />
Konzepts fordert hochgenaue<br />
Bauteile. Diese komplexen Kernkomponenten<br />
werden dank der<br />
großen Fertigungstiefe direkt bei<br />
der Fischer AG Präzisionsspindeln<br />
hergestellt. Mit neu eingeführten<br />
Prozessen wurde zudem sichergestellt,<br />
dass diese Präzision auch<br />
über Jahre hinaus gewährleistet<br />
werden kann.<br />
Thermisches Verhalten<br />
Bild 2 zeigt die gemessenen Temperaturverläufe<br />
an zwei Spindeln.<br />
Bei fehlender Wellenkühlung<br />
(linker Bereich) ist ersichtlich, dass<br />
die Welle das wärmste Element<br />
darstellt. Ein Temperaturunterschied<br />
der Welle von 30 °C zur<br />
Kühlwassertemperatur ist oft<br />
FACHBEITRÄGE<br />
AUSSTELLERINFORMATIONEN<br />
Realität. Die Wärme, welche durch<br />
Lagerreibung und Motorwärme<br />
entsteht, wird nicht abgeführt und<br />
lässt die Wellentemperatur auf<br />
über 50 °C ansteigen. Konventionelle<br />
Konzepte mit Lager- und<br />
Statorkühlung sind optimal, um<br />
eine thermisch stabile Schnittstelle<br />
zur Maschine zu erreichen (kühles<br />
Spindelgehäuse). Von einer<br />
thermisch stabilen Schnittstelle<br />
zum Werkzeug ist man jedoch<br />
weit entfernt. Nicht so bei der Wellenkühlung:<br />
Die extrem effiziente<br />
Kühlung der Spindelwelle profiliert<br />
sich dadurch, dass die Welle nur<br />
ca. 5 °C über derjenigen der Kühlmediumeingangstemperatur<br />
liegt.<br />
Der wärmste Bereich der wellengekühlten<br />
Spindel liegt ringförmig<br />
außerhalb der Welle. Es handelt<br />
sich dabei um den Bereich, wo<br />
die durch Verwirbelungen aufgewärmte<br />
Sperrluft austritt.<br />
Beachtlicher Zeitgewinn<br />
möglich<br />
In Bild 3 wird das Dillatationsverhalten<br />
an der Werkzeugschnittstelle<br />
analysiert. Nach erfolgtem<br />
Kaltstart auf Maximaldrehzahl<br />
erreicht die CSC-Spindel bereits<br />
nach ca. 2 Minuten die Sättigung.<br />
Das bedeutet gegenüber einer<br />
Spindel ohne Wellenkühlung einen<br />
Zeitgewinn von ca. 80 % für den<br />
Anwender. Nach dem Spindelstop<br />
wird die Nulllage bereits nach ca.<br />
4 Minuten erreicht, was gegenüber<br />
der Spindel ohne Wellenkühlung<br />
erneut einen Zeitgewinn von 80 %<br />
bedeutet.<br />
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