Die GMN Paul Müller Industrie GmbH & Co. KG, Nürnberg, stellt auf der EMO ihr Konzept für Industrie-4.0-fähige Hochleistungsspindeln vor. Statt einer rein elektromechanischen Komponente wird die Spindel zu einem mechatronischen System, das über eine zentrale digitale Schnittstelle intelligent mit der Steuerung der Werkzeugmaschine kommuniziert. Das System erfasst die zur Spindel- und Prozessüberwachung relevanten Messsignale.
Inhaltsverzeichnis
1. Hochleistungsspindeln für das Fräsen sowie das Innen- und Außenschleifen
2. Industrie-4.0-fähige Hochleistungsspindeln mit erweiterter Signalauswertung
3. Frässpindeln für die Mikrozerspanung
4. Innenschleifen mit Hochleistungsspindeln
5. Außenschleifspindeln als Spezialanfertigungen
Je nach Modell und Anwenderanforderung sind dies u. a. Lager-, Motor- sowie Kühlmitteltemperaturen, Drehzahl, Schwingungen, Wellenverlagerungen und der Spannzustand des Werkzeugs. Hierzu werden die Messdaten zentral auf einer Platine, der IDEA-4S (Integrated Data Evaluation and Acquisition for spindles), gespeichert, in der Spindel selbst verarbeitet und über eine IO-Link-Schnittstelle – bei hohen Übertragungsraten per serieller Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle – an die Maschinensteuerung weitergeleitet. Die für Diagnosezwecke signifikanten Messdaten werden bereits in der Spindel gespeichert und lassen sich für Service und Instandsetzung dort abrufen.
Das System ist – in verschiedenen Ausbaustufen – geeignet für das gesamte Produktprogramm von GMN. Eine neue Katalog-Spindelreihe ist geplant, die im Standard mit dieser neuartigen Schnittstelle ausgestattet sein wird.
Hochleistungsspindeln für das Fräsen sowie das Innen- und Außenschleifen
Neben der Vorschau in die Zukunft gibt GMN einen Überblick über sein aktuelles Programm an Hochleistungsspindeln für das Fräsen sowie das Innen- und Außenschleifen. Zu den zahlreichen Exponaten gehören Frässpindeln für hohe Drehzahlen, schwer zerspanbare Materialien und die Aluminium-Leistungszerspanung sowie Modelle mit Fanuc-Motor. Innenschleifspindeln für kleine Bohrungen und mit spezieller hydroviskoser Lagerdämpfung sind ebenso zu sehen wie Außenschleifspindeln mit extrem schlankem Gehäuse und als anwenderspezifische Sonderanfertigung.
Industrie-4.0-fähige Hochleistungsspindeln mit erweiterter Signalauswertung
Im Rahmen der Entwicklung Industrie-4.0-fähiger Hochleistungsspindeln plant GMN für die Interprozesskommunikation außerdem eine eigenständige IPC-Einheit als Hutschienenmodul. Damit soll eine umfassende Signalauswertung der Spindel ermöglicht werden, u. a. für die Diagnose, zum Condition Monitoring, ein erweitertes Datenlogging oder entsprechend Anwenderanforderungen. Eine Einbindung in die übergeordnete Maschinensteuerung und -regelung kann zukünftig beispielsweise über eine HSK-i-Schnittstelle realisiert werden, die die entsprechenden Kontakte für die Daten- und Energieübertragung zur Verfügung stellt.
Frässpindeln für die Mikrozerspanung
Beim Fräsen steht mit der UHC 120 – 75000/10 eine Spindel aus der Baureihe UHC für die Mikrozerspanung im Mittelpunkt. Das auf den bewährten Hochgeschwindigkeitsspindeln der HCS-Serie basierende Modell sorgt mit seiner kurzen und leichten Bauweise für ein äußerst günstiges Schwingungsverhalten. Die ausgestellte Spindel mit einem Hülsendurchmesser von 120 mm erzielt bei einer Drehzahl von 75.000 U/min bis zu 13,5 kW Leistung (S6-40 %).
Daneben zeigt der Hersteller das Modell HCS 230g 16000/18,5 mit Fettlebensdauerschmierung aus der F-Mill-Serie. Die Spindeln ähneln äußerlich denen der Highspeed-Reihe HCS, sind jedoch mit teils speziell konzipierten Fanuc-Einbaumotoren ausgestattet. Sie sind in hohem Maße schnittstellenkompatibel mit den Steuerungen des japanischen Herstellers und lassen sich einfach und bequem in Betrieb nehmen. Am Stand zu sehen sind außerdem die Hochleistungsspindeln HCS 230-22000/120 für die Aluminium-Leistungszerspanung und die HCS 275g-95000/94 für schwer zerspanbare Materialien wie Titan und Guss.
Innenschleifen mit Hochleistungsspindeln
Mit Drehzahlen von bis zu 250.000 U/min ist die Innenschleifspindel UHS 80 – 250000/0,5 die Rekordhalterin auf dem Messestand. Sie verfügt über eine Spindelhülse mit einem Durchmesser von 80 mm und ist für das Innenschleifen von kleinen Bohrungen konzipiert. Aus den Premium-Reihen HSX und HV-X für das Highspeed-Innenschleifen mit Drehzahlen bis 105.000 U/min sind verschiedene Modelle am Stand zu sehen. Während HSX-Spindeln universell einsetzbar sind, werden HV-X-Modelle bevorzugt, wenn besonders hohe Leistungs- und Steifigkeitswerte gefragt sind.
Beide Typen sind in unterschiedlichen Baugrößen und mit verschiedenen Leistungsdaten erhältlich. Dank umfangreicher Zubehöroptionen lassen sie sich leicht an unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben anpassen. Auf der Messe gezeigt werden das Modell HSX 150–30000/23 und die HV-X 120y-45000/18 mit hydroviskoser Dämpfung. Diese von GMN entwickelte Technologie reduziert Schwingungen in der Bearbeitung deutlich. Dadurch können Schnitttiefen vergrößert werden, so dass das gewünschte Bearbeitungsergebnis schneller erreicht wird. Außerdem werden beim Schleifen spürbar glattere Oberflächen erzielt als mit vergleichbaren Spindeln ohne Dämpfung.
Außenschleifspindeln als Spezialanfertigungen
Seit Jahren steigt die Nachfrage nach anwendungsbezogenen Sonderlösungen bei Außenschleifspindeln. Exemplarisch für eine direkt getriebene Motorspindel mit hoher dynamischer Laufruhe ist die anwenderspezifische Werkstückspindel WSE 140cg – 6000/6,6 zu sehen. Eingesetzt wird sie in der Automobilindustrie zum hochpräzisen Schleifen kleiner Teile. Nur 63 mm breit ist das Gehäuse der besonders kompakten Spezialentwicklung TSE 63 cg – 20000/11 zum Schleifen von Nockenwellen. Bei ihr kommt ein Motor mit 11 kW S1-Leistung, 6,9 Nm Drehmoment und maximaler Drehzahl von 20.000 U/min zum Einsatz. bec
Messe EMO 2019: Halle 12, Stand B02
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