Fräskopf auf Hochtouren

Spezial

Getriebe – Die Anforderungen an Fräskopfgetriebe müssen sind enorm: Hohe Positionsgenauigkeit, Steifigkeit und Präzision ist die Pflicht, Platz für Kabel die Kür.

07. April 2009

Der schwäbische Hersteller von Maschinen für die Aluminium- und Kunststoffprofilbearbeitung Elumatec hat für die wirtschaftliche Bearbeitung von Aluminium- und Stahlprofilen das Fünfachs-Stabbearbeitungszentrum SBZ 151 konzipiert. Die Maschine kann Fräsen, Bohren, Gewindeschneiden und -fräsen, Ausklinken und Sägen – alles per CNC.

Das Herzstück des SBZ 151, der Fünfachs-Fräskopf, wird seit Herbst 2007 von der Bott GmbH Werkzeug- und Maschinenbau aus Wolfegg in Oberschwaben geliefert und arbeitet mit Nabtesco-Getrieben. Denn die Ingenieure von Bott konstruierten einen Fünfachs-Fräskopf, der sich nicht nur durch besondere Steifigkeit auszeichnet, sondern durch sein direktes Wegemesssystem auch schnell und präzise verfährt. Die Fräskopf-Spindel nimmt die Werkzeuge auf und muss mit maximal 24.000 1/m mit höchster Präzision und Steifigkeit geführt werden.

Für die A- und C-Achse benötigten die Konstrukteure also Getriebe, die eine sehr hohe Positionsgenauigkeit und Steifigkeit aufweisen. Um Pneumatik- und Schmiermittelleitungen sowie Daten- und Stromkabel aufzunehmen, mussten die Getriebe darüber hinaus über eine ausreichend dimensionierte Hohlwelle verfügen.

Höchst präzise

Die Bott-Konstrukteure setzten deshalb für die A- und C-Achse des Fräskopfs die hochuntersetzenden Präzisionsgetriebe RV-60C und RV-35C von Nabtesco ein. Die Zykloid-Getriebe mit einem Spiel von weit unter einer Winkelminute erfüllen die Erwartungen an Steifigkeit und Präzision: Die allseitige Lagerung mit dem nahezu symmetrischen Aufbau und die großzügig ausgelegte Wälzlagerabstützung aller Wellen erlauben die Schockbelastung bis zum Fünffachen des Nenndrehmoments. In Verbindung mit ihrer hohen Steifigkeit können die Getriebe alle Belastungen leicht kompensieren, ohne dass die Präzision der Übertragung nachlässt. Weil die Bott-Konstrukteure die Antriebsseiten der beiden Getriebe mehr zur Bauteilmitte verlagern wollten, entstand eine Getriebe-Sonderlösung mit mittigen Achsen.

Um Vibrationen auf ein Minimum zu reduzieren und ein kleines Massenträgheitsmoment durch kleine Abmessungen der Zahnräder und des Ritzels in der Eingangsstufe zu erzielen, sind die Getriebe mit einer zweistufigen Untersetzung konstruiert. Durch den einfachen Tausch der Stirnräder der ersten Stufe lassen sich viele Untersetzungen verwirklichen. Und durch die integrierten Schrägkugellager wird eine hohe Kippsteifigkeit und ein minimaler Verschleiß erreicht. Das in der A-Achse des Fräskopfs verwendete Hohlwellengetriebe RV-60C bietet mit einem Nennmoment von 588 Nm und einem Spiel von weniger als einer Winkelminute die Präzision und Steifigkeit von 2.352 Nm/min für eine exakte Positionierung der Spindel.

In extremen Belastungssituationen, zum Beispiel bei einem Not-Aus, verträgt das RV-60C ein Drehmoment von bis zu 2.940 Newtonmeter – genügend Sicherheitsreserve also für einen zuverlässigen Betrieb. Dabei bietet die Hohlwelle des RV-60C mit einem Durchmesser von 57 Millimeter genügend Raum, um die Pneumatik- und Schmiermittelleitungen sowie die Daten- und Stromkabel aufzunehmen. Mit dem RV-35C kommt in der C-Achse des Fräskopfs ein weiteres Präzisionsgetriebe von Nabtesco zum Einsatz. Trotz der kompakten Außenmaße von 182 Millimeter besitzt dieses Getriebe eine Hohlwelle mit Durchmesser 48 Millimeter. Dem Nennmoment von 343 Newtonmeter steht ein maximales Moment in Lastspitzen von 1.715 Newtonmeter gegenüber, also exakt dem fünffachen Wert. Diese großzügige Sicherheitsreserve ist gerade bei der fünften Achse direkt an der Spindel wichtig, um alle möglichen Belastungen wie Not-Aus, Werkstück- oder Programmierfehler abzufangen. Die Steifigkeit des Getriebes ist mit 1.343 Nm/min ebenfalls sehr hoch.

Stefan Bertelmann, Nabtesco/aru

Fakten

- Die Nabtesco Precision Europe GmbH in Düsseldorf ist die europäische Vertriebszentrale des 2003 aus den beiden japanischen Firmen Tejin Seiki und Nabco hervorgegangenen Unternehmens Nabtesco.

- Mehr als drei Millionen zykloide Umlaufgetriebe aus eigener Entwicklung und Produktion hat Nabtesco weltweit im Einsatz.

Erschienen in Ausgabe: 02/2009