ANCA erteilt Patent für Temperaturkontrolltechnik

Von Pat Boland, ANCA, Mitbegründer und Geschäftsführer Der in Melbourne, Australien, ansässige Werkzeugmaschinenhersteller ANCA hat ein US-Patent für die Motortemperaturregelung erhalten, eine Technik, die die Stabilität von Präzisionswerkzeugmaschinen erheblich verbessert.

Zu lösendes Problem

Ein Schlüsselelement von Werkzeugmaschinen ist die Spindel, die das Schneidwerkzeug hält und antreibt, das das Werkstück bearbeitet. Etwaige Maßfehler in der Spindel wirken sich als Maßfehler im Werkstück aus.

Eine gängige Technik in modernen Werkzeugmaschinen ist die Verwendung motorisierter Spindeln, bei denen der Antriebsmotor ein integraler Bestandteil der Spindel ist. Das Patent von ANCA ist eine Möglichkeit, die Motorspindel auf einer konstanten Temperatur zu halten. Ein wesentliches Problem beim Einsatz von Präzisionswerkzeugmaschinen ist der Einfluss von Temperaturänderungen, insbesondere auf die Temperatur der Spindel.

Temperaturänderungen der Werkzeugmaschine können durch Änderungen der Umgebungstemperatur, der Kühlmitteltemperatur, der Laufzeit, der Spindeldrehzahl und der Spindellast verursacht werden.

Lösung

Die Lösung von NCA besteht darin, die Spindeltemperatur aktiv zu steuern, indem die elektrischen Verluste im Motorelement variiert und gleichzeitig die Drehzahl und Last des Spindelmotors aufrechterhalten werden. Dies wird durch den Einsatz spezieller Firmware im Spindelantriebsverstärker erreicht. Obwohl das Konzept einfach ist, stellt dies in der Praxis einen großen Fortschritt in der Fertigungstechnologie dar.

Beispiele für die Anwendung von MTC

Schnellere Aufwärmzeit Ein nahezu universeller Ansatz zur Präzisionsbearbeitung besteht darin, die Maschine in einem Aufwärmzyklus laufen zu lassen, um alle Elemente der Maschine auf ein gewisses Maß an thermischer Stabilität zu bringen. Normalerweise dauert dieser Aufwärmzyklus etwa eine halbe Stunde. Mit MTC kann diese Zeit auf etwa 5 Minuten reduziert werden. Abbildung 1 zeigt den Einfluss von MTC auf die aktive Erwärmung der Spindel, um schnell die Arbeitstemperatur zu erreichen.

Stabilität beim Chargenschleifen von Schaftfräsern Abbildung 2 zeigt die Ergebnisse beim Schleifen von zwei Chargen von Schaftfräsern mit 6 mm Durchmesser, mit und ohne MTC.

Schleifen eines SchälschneidersElektrofahrzeuge verfügen über ein Hochgeschwindigkeitsgetriebe in ihrem Antriebsstrang. Die Genauigkeit der Komponenten dieses Getriebes wirkt sich auf die Lebensdauer, Effizienz und den Geräuschpegel der Elektrofahrzeuge aus.

Abbildung 3 zeigt einen typischen Schälfräser, der zur Herstellung von Innen- und Außenverzahnungen verwendet wird, und bestimmt deren Genauigkeit. ANCA fertigt eine Spezialmaschine, die GCX, zum Schleifen dieser Werkzeugklasse.

MTC ist eine Schlüsseltechnologie für diese Maschine zur Herstellung von Fräsern der AAA-Klasse. Erstens wird es verwendet, um die Temperatur einer Abrichtspindel zu steuern, die dazu dient, ein hochpräzises Profil auf der Schleifscheibe zu erzeugen. MTC wird auch zur Steuerung der Hauptschleifspindeltemperatur während bis zu 12 Stunden ununterbrochenem Schleifen eingesetzt. Abbildung 4 zeigt die Messergebnisse für die Konturgenauigkeit eines Zahns und die Indexgenauigkeit für alle Zähne.

Zusammenfassung Die Motortemperaturregelung (MTC) ist eine bedeutende Innovation in der Werkzeugmaschinentechnologie. Es verbessert die Genauigkeit und Stabilität, indem es die Temperatur der motorisierten Elemente der Maschine durch eine spezielle Software im Spindelantriebsverstärker steuert. Dadurch wird die Zeit, die eine Maschine benötigt, um die Betriebstemperatur zu erreichen, drastisch verkürzt.

Flüssigkeit, die den Temperaturaufbau an der Schnittstelle zwischen Werkzeug und Werkstück während der Bearbeitung reduziert. Liegt normalerweise in Form einer Flüssigkeit vor, z. B. einer löslichen oder chemischen Mischung (halbsynthetisch, synthetisch), kann aber auch Druckluft oder ein anderes Gas sein. Aufgrund der Fähigkeit von Wasser, große Mengen an Wärme zu absorbieren, wird es häufig als Kühlmittel und Träger für verschiedene Schneidpasten verwendet, wobei das Wasser-zu-Massen-Verhältnis je nach Bearbeitungsaufgabe variiert. Siehe Schneidflüssigkeit; halbsynthetische Schneidflüssigkeit; Schneidflüssigkeit mit löslichem Öl; synthetische Schneidflüssigkeit.

Entfernen unerwünschter Materialien von „belasteten“ Schleifscheiben mithilfe eines ein- oder mehrschneidigen Diamanten oder eines anderen Werkzeugs. Durch den Prozess werden auch ungenutzte, scharfe Schleifspitzen freigelegt. Siehe Laden; wahr.

Bearbeitungsvorgang, bei dem Material vom Werkstück durch eine angetriebene Schleifscheibe, einen Stein, ein Band, eine Paste, ein Blech, eine Verbindung, einen Schlamm usw. entfernt wird. Es gibt verschiedene Formen: Flächenschleifen (erzeugt flache und/oder quadratische Oberflächen); Rundschleifen (für äußere zylindrische und konische Formen, Hohlkehlen, Hinterschnitte usw.); spitzenloses Schleifen; Anfasen; Gewinde- und Formschleifen; Werkzeug- und Fräserschleifen; spontanes Schleifen; Läppen und Polieren (Schleifen mit extrem feiner Körnung, um ultraglatte Oberflächen zu erzeugen); Honen; und Scheibenschleifen.

Rad aus Schleifmaterial, gemischt in einer geeigneten Matrix. Nimmt verschiedene Formen an, lässt sich jedoch in zwei grundlegende Kategorien einteilen: eine, die am Umfang schneidet, wie beim Hin- und Herschleifen, und eine, die an der Seite oder Fläche schneidet, wie beim Werkzeug- und Fräserschleifen.

Bearbeitung und Messung nach höchsten Standards. Vier grundlegende Überlegungen sind: Abmessungen oder geometrische Eigenschaften wie Längen, Winkel und Durchmesser, deren Größen numerisch angegeben werden; Grenzwerte oder die für eine bestimmte Abmessung zulässigen Höchst- und Mindestgrößen; Toleranzen oder die insgesamt zulässigen Größenabweichungen; und Toleranzen oder die vorgeschriebenen Maßunterschiede zwischen zusammenpassenden Teilen.