Neue Hochgeschwindigkeitsspindel mit bis zu 65% weniger Schwingungen

Bei den neuen Hochgeschwindigkeitsspindeln 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 neuen Spindeln zeichnen sich durch eine deutlich verbesserte dynamische Steifigkeit aus. 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.

Einer 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 wurden bei der Standardspindel unter gleichen Bedingungen lediglich 3 mm erreicht.

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

Die Spindeln 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. So wird beispielsweise durch eine höhere Vorspannung die Leistungsfähigkeit der Spindel in den unteren Drehzahlbereichen erheblich verbessert.

Die neuen Spindelmodelle mit hydroviskoser Dämpfung sind für Bearbeitungszentren zur Fräs- und Bohrbearbeitung sowie für Schleifmaschinen verfügbar. Da sie äußerlich baugleich mit den Standardmodellen sind, lassen sie sich auch auf vorhandenen Maschinen leicht nachrüsten.