Kugelbüchsenführungen für den Laufwagen von CNC-Fräsanlagen Staub und Späne mag ich gern - KEM

Kugelbüchsenführungen für den Laufwagen von CNC-Fräsanlagen

Staub und Späne mag ich gern

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Der Anwendungsbereich bestimmt die Anforderungen, die an CNC-Fräsanlagen gestellt werden. So müssen Fräsanlagen für die Bearbeitung von Gipsplatten insbesondere den bei der Bearbeitung entstehenden Feinstaub auf Dauer aushalten, während im Formenbau die 3D-Bearbeitung des Blockmaterials die größte Herausforderung darstellt. Diese unterschiedlichen Anforderungen erfüllt die Gall Tech AG, indem sie kundenspezifische Maschinenserien entwickelt, die jeweils für ihre Einsatzgebiete definierte Eigenschaften aufweisen.

Der Beitrag stammt von der Bosch Rexroth AG, Lohr

In allen oben genannten Anwendungen der Maschinen herrschen harte Umgebungsbedingungen durch Staub und Späne. Der Maschinenbauer setzt dabei auf Rexroth-Komponenten wie Super-Kugelbüchsenführungen in den Laufwagen der CNC-Fräsanlagen und auf Strebenprofile aus dem Aluminium-Profilbaukasten für den Gestellbau. Das Schweizer Unternehmen Gall Tech AG aus Rothrist, hat sich auf die Entwicklung und Herstellung von kundenspezifischen CNC-Frässystemen spezialisiert. So bietet das Unternehmen beispielsweise für die Bearbeitung von Plattenmaterial (unter anderem Gipsplatten) die CNC-Fräsanlagen der Serie „Motion-4000“ und für die 3D-Bearbeitung von Formenbauwerkstoffen die Serie „Mo- tion-5000“ an. Damit die Maschinen trotz der kundenindividuellen Auslegung bezahlbar bleiben, hat Firmenchef und Entwicklungsleiter Manuel Gall bewusst sehr einfache Maschinenkonzepte entwickelt, die sich durch ihren modularen Aufbau mittels der Aluminium-Profilsysteme von Rexroth auszeichnen. Der Anbieter stellt mit dem weltweit größten Profilbaukasten über 100 verschiedene Strebenprofile zur Verfügung.
Individuelle Frässysteme
Die Serie Motion-4000 wurde insbesondere für die Fräsbearbeitung von Plattenmaterialien konzipiert. Daneben eignen sich die Maschinen bei entsprechender Ausstattung auch hervorragend für die Frontbearbeitung von Gehäusen sowie für Sonderaufgaben wie etwa Bestücken, Auftragen von Klebstoff oder Schneiden per oszillierendem Messer, Plasma- und Laser-Schneidtechnik. Die Bearbeitung von Plattenmaterialen beispielsweise aus Gips mit dem dabei anfallenden Staub war die größte Herausforderung bei der Entwicklung der Fräsmaschinen. Dieses Problem wurde durch eine eigens hierfür konzipierte Absaugglocke und Absauganlage gelöst. Trotzdem müssen die in den Laufwagen der x-, y- und z-Achse eingesetzten Kugelbüchsenführungen sehr widerstandsfähig gegen Staub sein – eine Eigenschaft, die Super-Kugelbüchsenführungen von Rexroth durch zusätzliche, vorgesetzte Dichtringe erfüllen.
Laut Manuel Gall sei die Serie Motion-5000 ähnlich aufgebaut wie die Motion-4000, böte aber eine automatische, höhenverstellbare Arbeitstischfläche. Hierdurch könne der Kunde auf unterschiedlichen Bearbeitungsniveaus arbeiten. Mit ihrem großen z-Hub sind die 5000er-Fräsmaschinen prädestiniert für die 3D-Bearbeitung großvolumiger Werkstücke, wie sie im klassischen Formenbau vorkommen. Durch die Möglichkeit, die Arbeitsfläche in der Höhe zu verstellen, eignen sie sich aber auch hervorragend zum Bearbeiten von Plattenmaterialien. Hierbei wird die Arbeitsfläche per Windenmotor, Joch, Kettenumlenkungen und pneumatischen Verriegelungszylindern automatisch auf drei unterschiedlichen Höhen positioniert. Dadurch wird immer die maximale Stabilität bei der Bearbeitung von unterschiedlichen Bauteilen erreicht.
Achssysteme bei beiden Maschinentypen gleich
Bei beiden Fräsmaschinensystemen bestehen die Achsmodule der x-, y- und z-Achse aus einem Basisträgerprofil mit darauf montierten Wellenunterstützungen. Über Prismenauflagen werden die mit Radialgewinden versehenen, gehärteten Stahlführungswellen von Rexroth (ø 25 mm) zentriert. Die Systeme bilden somit eine Art „Sandwich-Bauweise“, was zu einer guten Stabilität führt. Die bei der x- und y-Achse verwendeten Zahnstangen werden mittels Zentrierstiften auf die gleiche Basis wie die Führungswellen montiert, was eine absolute Fluchtung zwischen Zahnstangen und Führungsstangen ermöglicht. Bei der z-Achse kommt statt der Zahnstange ein Kugelgewindetrieb zum Einsatz. Die Laufwagen sind mit zwei spielfrei einstellbaren Tandem-Linearsets mit Kugelbüchsen ausgeführt. Die y- und z-Achse werden standardmäßig mit Bürstenabdeckungen ausgeliefert, welche ein Eindringen von Spänen in den Laufwagen zum größten Teil verhindern. Die Fräsmaschinen bieten Positioniergeschwindigkeiten von 36 m/min, die maximale Arbeitsgeschwindigkeit liegt bei 10 m/min. Bei beiden Maschinenserien ist der bewusst einfache und robuste Aufbau von elementarer Bedeutung. Dahinter verbirgt sich die Philosophie von Manuel Gall. „Ich möchte individuell auf die Kundenwünsche reagieren. So ist beispielsweise auch der Hubtisch aus Kundenanforderungen entstanden. Etwas Vergleichbares gab es bis dahin nicht auf dem Markt für diese Art von Maschinen.“
Kugelbüchsenführungen: wartungsarm, einfach zu montieren
Auf Grund der besonderen Eigenschaften bieten Kugelbüchsenführungen von Rexroth auch bei Anwendungen unter rauen Umgebungsbedingungen einfache und wartungsarme Lösungskonzepte. Eine besondere Stärke ist zudem der Ausgleich von Fluchtungsfehlern, wie ihn die Super-Kugelbüchse bietet. Die Kugelbüchsen können aus verschiedenen Varianten, wie einer Stahlhülse oder mehreren Stahlsegmenten, einem Führungskäfig aus Stahl oder Kunststoff, den Kugeln aus Wälzlagerstahl und Dichtringen bestehen. Die Dichtungen schützen die Kugelbüchsen vor Verunreinigungen und halten den Schmierstoff zurück. In den meisten Anwendungen wird die Welle, auf der sich die Kugelbüchse bewegt, an den Enden mittels Wellenböcken montiert. So entsteht eine frei tragende Linearführung mit geringen Anforderungen an die Qualität des Montageuntergrunds. Der Freiheitsgrad in Umfangsrichtung erlaubt Fehler in der Anschlusskonstruktion und vermeidet Lebensdauerminderung durch Verkanten – ideal für Anwendungen wie bei der Gall Tech AG. Für sehr lange Führungen oder bei Bedarf von höherer Steifigkeit stehen offene Varianten für auf der ganzen Länge unterstützte Wellen zur Verfügung. Durch das Zusammensetzen von Wellen lassen sich hierdurch unbegrenzte Hübe realisieren.
Die Super-Kugelbüchsen stellen geringe Anforderungen an die Qualität des Montageuntergrunds. Sie werden mit und ohne eingebauten Fluchtungsfehlerausgleich angeboten. Die Verwendung einer Kugelbüchsenführung mit Fluchtungsfehlerausgleich kann zu einer Kostenreduzierung führen, da sich dadurch der Anspruch an die Genauigkeit des Unterbaus vermindert. Zudem bieten sie eine deutliche erhöhte Lebensdauer im Vergleich zu Standard-Kugelbüchsen. Darüber hinaus verbinden Super-Kugelbüchsen hohe Laufgeschwindigkeiten mit hohen dynamischen Tragzahlen von bis zu 14 730 N.
Je nach Kundenanforderung bietet das Produktprogramm darüber hinaus viele weitere Kugelbüchsenarten, wie die Standard-, Segment-, Compact-, oder Drehmomentkugelbüchsen sowie Kugelbüchsen für Längs- und Drehbewegungen.
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