17.09.2018

Servomotoren für CNC-Mehrspindler

Multitalent für Metallzerspanung

Der achtspindlige Drehautomat MS40C-8 von Index ist auf die vollautomatische Herstellung komplexer Metalltbauteile ausgelegt. Mit doppelt-vierspindeliger Bearbeitung ermöglicht die Maschine alternativ auch eine kosteneffiziente Produktion einfacher Teile mit doppelter Ausbringungsmenge. Angetrieben wird der flexible CNC-Mehrspindler mit moderner Servotechnik von Kollmorgen.


Der CNC-Mehrspindler ist auf stufenlose Drehzahlregelung, hohe Durchzugskräfte, geringe Baugröße und Wartungsfreiheit ausgelegt.
Bild: Kollmorgen Europe GmbH

Die CNC-Maschine von Index kommt sowohl für die Fertigung von Präzisionsteilen in hoher Stückzahl, als auch - wegen der kurzen Rüstzeiten - für Kleinserien zum Einsatz. Eine Spezialität des Herstellers besteht darin, einerseits Standardmaschinen zu verkaufen und andererseits komplett eingerichtete Maschinen, mit fertig montierten Werkzeugeinrichtungen und Programmierung, als schlüsselfertige Lösungen zu liefern. Die Mehrspindler werden überwiegend für Serienteile für die Automobilindustrie eingesetzt. Hierzu zählen Einspritzpumpenkomponenten, Ventilnadeln, kleine Zahnräder oder Düsen - und das mit einer Genauigkeit innerhalb der Toleranzklasse IT5.

Spindeltrommel als Herzstück

Das Herzstück des Drehautomaten MS40C-8 ist die kompakte Spindeltrommel mit acht fluidgekühlten Motorspindeln in Synchrontechnik. Sie erreichen Drehzahlen bis 7.000U/min mit einer Leistung von 24kW sowie Drehmomenten bis 57Nm und zeichen sich zudem durch die stufenlose Drehzahlregelung, hohe Durchzugskräfte, geringe Baugröße und Wartungsfreiheit aus. Durch die gesteigerte Anzahl an Hauptspindeln und Werkzeugträgern ist die Maschine in der Lage, komplexe Bauteile in einem Arbeitsgang komplett zu bearbeiten. Außerdem stehen bis zu zwei schwenkbare Synchronspindeln zur Verfügung, von denen jede an bis zu sieben Rückseitenbearbeitungswerkzeugen arbeiten kann: Vier davon können angetrieben sein. Neu ist, dass zwei Rückseitenbearbeitungswerkzeuge gleichzeitig am Werkstück arbeiten können. Während der Bearbeitung ist für jede Spindellage und jede Werkzeugschneide stets die passende Drehzahl und Verschubgewindigkeit programmierbar. Beide Parameter lassen sich selbst im Schnitt noch variieren. Die acht in der Spindeltrommel integrierten fluidgekühlten Motorspindeln sind stufenlos regelbar, wartungsfrei und mit Synchronmotoren angetrieben. Die permanent erregten Antriebe der Kollmorgen-Reihe AKM sind in den Querschlitten eingebaut. Sie bieten ein abgestimmtes Kraft/Volumen-Verhältnis, das den Maschinenbauer in die Lage versetzt, mit kleineren Antrieben in der Konstruktion arbeiten zu können. Der sorgsame Umgang mit Platz zählt vor allem im räumlich eng begrenzten Arbeitsraum.

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Viel Leistung mit wenig Raum

Index nutzt die Motoren von Kollmorgen unter anderem als Positionierachsen für die Werkzeugträger. Die hohe Leistungsdichte ermöglicht kleine Baugrößen und ermöglicht es, die rotativen Motorumdrehung getriebelos in eine lineare Bewegung umzuwandeln. Die Kugelrollspindeln sind dafür direkt mit der Motorwelle verbunden. "Der Getriebeverzicht reduziert die Masse an bewegten Teilen, verbessert die Spielfreiheit und macht den Antrieb insgesamt steifer", fasst Metin Han, Key Account Manager bei Kollmorgen, zusammen. Karl-Heinz Schumacher, Entwicklungs- und Konstruktionsleiter für Mehrspindel-Drehmaschinen bei Index, ergänzt: "Spielfreiheit und Steifigkeit sind für uns gerade beim mehrstufigen Gewindeschneiden notwendig, damit das Werkzeug immer genau am Gewindeansatz den weiteren Bearbeitungsschritt vollzieht." Diese Eigenschaften nutzt Index, ohne dass die Motoren dafür im Arbeitsraum aufwändig verkleidet werden müssten. Mit dem Ziel, den Arbeitsraum so aufgeräumt wie nur möglich zu gestalten, sind die Antriebe Servomotoren speziell auf die Bedürfnisse von Index abgestimmt und mit umfangreichen Tests auf IP67 geprüft. Die Motoren lassen aufgrund ihrer Washdown-Außenlackierung direkt mit den Querschlitten verbauen. So ist es möglich, die Einheiten ohne Einbußen bei der Lebensdauer direkt in den Bearbeitungsprozess zu bringen. Auch die Anschlusskabel sind dem stetigen Beschuss durch Metallspäne ausgesetzt. Kollmorgen hat sie deshalb in einen speziell auf die Belange von Index angepassten Kabelkanal aus Metall verlegt. Diese Maßnahme schützt den Servoantrieb samt seiner Leitungen heute sicher vor umherfliegenden Metallspänen und dem Schneidöl, das mit bis zu 80bar in den Arbeitsraum gelangt.

Abgestimmt und Standard

Auch wenn die AKM-Servomotoren im Rahmen eines Co-Engineerings exakt auf die Einsatzbedingungen im CNC-Mehrspindler abgestimmt sind: Der Standard bei der Integration bleibt erhalten. Denn die Motoren müssen nahtlos ohne zeitraubende Anpassungen zur Gesamtautomation der Maschine passen. Ein Beispiel dafür ist die Anbindung per Drive-Cliq. Damit lassen sich die Eigenschaften der Motoren direkt für CNC-Anwendungen mit Sinumerik-Steuerungen in der Metallbearbeitung nutzen - ohne Kompromisse bei der Anschlusstechnik eingehen zu müssen. Wer außerhalb der proprietären Siemens-Welt Motoren anderer Hersteller verwenden wollte, war bis dato auf spezielle und kostspielige Drive-Cliq-Sensormodule angewiesen. "Drive-Cliq ist bei den AKM verfügbar und wir können so die Positionssignale 1:1 weiterverarbeiten und brauchen keine SMC-Module", merkt Metin Han an. "Damit ist der Weg frei, um Leistung und Vorteile unserer AKM-Motoren in dieser Applikation voll auszunutzen."

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