High Speed Cutting Direktantriebe steigern Qualität und Genauigkeit beim HSC-Fräsen

Autor / Redakteur: Jürgen Röders / Bernhard Kuttkat

Nach wie vor sind die Ziele bei der Entwicklung von HSC-Bearbeitungszentren höhere Dynamik, bessere Oberflächen, höhere Genauigkeit und eine möglichst universelle Bearbeitung in einer Aufspannung. Die Direktantriebstechnik trägt dazu bei, diese Ziele zu erreichen.

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Bei der Vorschlicht- und Schlichtbearbeitung eines Gesenkes kam die hohe Dynamik der HSC-Maschine mit Direktantrieben voll zum Tragen. Die Gesamtbearbeitungszeit verkürzte sich um 75%. Bild: Röders
Bei der Vorschlicht- und Schlichtbearbeitung eines Gesenkes kam die hohe Dynamik der HSC-Maschine mit Direktantrieben voll zum Tragen. Die Gesamtbearbeitungszeit verkürzte sich um 75%. Bild: Röders
( Archiv: Vogel Business Media )

Viele halten High Speed Cutting (HSC) für eine ausgereifte Technologie. Als das sogenannte Hochgeschwindigkeitsfräsen vor über zehn Jahren den Weg in die Praxis fand, versuchten zahlreiche Firmen, aus Marketinggründen ihre Produkte mit dem „Label“ HSC zu versehen, auch wenn das oft eigentlich nicht passte.

Inzwischen ist HSC eine etablierte Technologie. Trotzdem gibt es nach wie vor eine erstaunlich schnelle Weiterentwicklung, die zu großen Leistungsverbesserungen und Unterschieden von HSC-Bearbeitungszentren führt. Die Ziele sind die gleichen geblieben, schneller, besser, genauer und flexibler soll die Bearbeitung erfolgen.

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Direktantriebe beim HSC-Fräsen erfordern schnelle Regelungstechnik

Unter diesen Prämissen kann die Direktantriebstechnik ihre Stärken ausspielen. Direktantriebe erfordern eine leistungsfähige, insbesondere sehr schnelle Regelungstechnik und Maschinenkonstruktionen ohne signifikante Eigenfrequenzen im unteren Frequenzbereich. Mit Kugelrollspindel angetriebene Achsen verfügen über eine höhere Dämpfung und ermöglichen auch bei „schwächeren“ Konstruktionen noch relativ gute Ergebnisse.

Das ist aber der einzige Vorteil der Kugelrollspindel-Antriebe. Direktantriebstechnik ist sehr robust und verschleißfrei, was dazu führt, dass zahlreiche Anbieter inzwischen mehrere Jahre Gewährleistung auf die Motoren geben. Der Hauptvorteil liegt jedoch in der hohen Dynamik, die der „direkte“ Antrieb erst möglich macht, eben weil er „direkt“ ist, was sich besonders bei komplexen Bearbeitungen auswirkt.

Weniger bekannt, aber jedem Techniker sofort einleuchtend ist, dass der Energieverbrauch einer „direkt“ angetriebenen Achse niedriger ist als der einer mit Kugelrollspindel angetriebenen Achse. Bei hohen Vorschüben erwärmen sich Mutter und Kugelrollspindel sowie deren Lager relativ stark. Diese Energievernichtung entfällt bei einem Direktantrieb.

Vorschubachsen mit Linearmotoren arbeiten energieeffizienter

Röders hat deshalb einmal nachgemessen: Zwei HSC-Maschinen, eine mit Kugelrollspindeln und eine mit Linearmotoren, sonst aber mit gleichen Führungen und ähnlichen Massen in den Achsen, wurden bezüglich Beschleunigung und Ruck exakt gleich eingestellt. Anschließend wurde auf beiden HSC-Maschinen das gleiche Bearbeitungsprogramm gefahren.

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