Mit den zweiseitig wirkenden Axialrollen-Radialnadellagern der Baureihe YRTA bietet Schaeffler erstmals Wälzlager speziell für Automationslösungen in der Peripherie von Werkzeugmaschinen an. (Quelle: Schaeffler)
Auf einem Fachpresseworkshop in Schweinfurt am 9. Juli gaben die Schaeffler-Experten Einblicke in ihre Neuheiten und Highlights, die auf der EMO in Hannover (22. bis 26. September) präsentiert werden. Die vier Trends in der spanenden hochautomatisierten Fertigung und die dazu passenden Schaeffler-Lösungen für Rundachsen und Direktantriebe wurden im Detail erörtert:
Automation in der Peripherie von Werkzeugmaschinen
Für Achsen außerhalb des Bearbeitungsraums, dem Werkstück- und Werkzeughandling werden von den Herstellern besonders wartungsarme und langlebige Rundachslagerungen und Linearführungen gefordert. Außerdem gilt es, ein neues Optimum zwischen Funktion und Kosten zu finden, damit der Return-on-Invest der Automationslösung schnell erreicht wird. Um diesen Anforderungen zu entsprechen, entwickelten die Schaeffler-Ingenieure aus ihrer etablierten Rundachslagerbaureihe YRTC die neue Baureihe YRTA (A=Automation). Mit veränderten Herstellungsverfahren und neuen Montagemethoden können diese zweiseitig wirkenden Axialrollen-Radialnadellager zu einem attraktiven Preis-Leistungs-Verhältnis angeboten werden. Sie erfüllen die hohen Anforderungen an die Kippsteifigkeit, lange Gebrauchsdauer und Wartungsarmut.
Die neuen viereihigen Profilschienenführungen in X-Anordnung der Baureihe KLLT erweitern das Portfolio an Schaeffler-Linearführungen speziell für Anwendungen in der Peripherie von Produktionsmaschinen. Sie zeichnen sich besonders dadurch aus, dass sie sich auch an Unterkonstruktionen mit geringen Formfehlern besser anpassen können, ohne dass signifikante Zwangskräfte entstehen.
Multi-Process-Machining
Mit der Integration mehrerer Bearbeitungsprozesse in eine Maschine steigen die Anforderungen an die Flexibilität und Präzision deutlich. Fräs-Drehtische müssen sowohl hohe Drehzahlen beim Drehen als auch eine sehr hohe Steifigkeit beim Fräsen gewährleisten. Schaeffler präsentiert auf der EMO für diese Anwendungen seine „Schnellläufer“ unter den Rundachslagern, die zweireihigen Schrägkugellager der Baureihe ZKLDF und die zweiseitig wirkenden Axial-Radial-Rollenlager YRTS in zwei neuen Baugrößen mit Durchmessern von 580 mm und 650 mm.
Darüber hinaus bedarf es in diesen Rundachsen eines hocheffizienten Torquemotors, wie dem RKIB, damit die Wärmeentwicklung des Rotors im Drehmodus bei hohen Drehzahlen die Vorspannung der Rundtischlagerung nicht übermäßig reduziert und die Lagerung in ihrer Funktion und Lebensdauer nicht beeinträchtigt wird. Die Wechselwirkungen zwischen Rundachslager und Torquemotor sind vielfältig und komplex. Fester Bestandteil des Schaeffler-Engineering-Services bei Direktantrieben ist es daher, die Wärmeentwicklung, den Wärmefluss im Rundtisch, das Kühlsystem sowie die magnetischen Störkräfte sehr detailliert zu analysieren und auszulegen. Nicht nur die Präzision, sondern auch die Lebensdauer und Verfügbarkeit der Werkzeugmaschine hängen davon entscheidend ab.
Heavy machining materials
Die Bearbeitung hochfester sowie schwer zerspanbarer Werkstoffe, wie hochlegierte Stähle, Titan, Zirkon oder Glas, führt zu großen mechanischen Belastungen oder sehr langen Bearbeitungszeiten. Die Lagerungen und Antriebssysteme müssen nicht nur mechanisch steif und präzise, sondern auch thermisch stabil sein. Als Torqueantrieb für diese Anwendungen bietet Schaeffler die Baureihe RKIB an und als Motorlagerung das zweiseitig wirkende Axial-Radial-Rollenlager YRTS460 PRL50 mit erhöhter Rundlaufgenauigkeit von 2 Mikrometern.
Nachhaltigkeit als Entwicklungskriterium
Auch im Werkzeugmaschinenbau wird Nachhaltigkeit, mithin der CO2-Footprint und die Reduzierung der Stromkosten zunehmend zum bedeutsamen Entwicklungsparameter und Qualitätsmerkmal moderner Maschinenkonzepte. Hocheffiziente Antriebssysteme – sei es in Form von Torque- oder Getriebemotoren – reduzieren außerdem die erforderliche Kühlleistung. Folglich unterliegt die Lagervorspannung geringeren Schwankungen, die Fertigungsqualität nimmt zu und die Betriebskosten sinken. Von hohen Wirkungsgraden bzw. geringen Verlusten profitiert man in der Fertigung daher gleich mehrfach.
Bei angetriebenen Rundtischen und insbesondere solchen, die nicht für die Simultanbearbeitung eingesetzt werden, ist ein Trend hin zu Getriebemotoren zu beobachten. Hintergrund: Ein Direktantrieb verfügt nominell zwar über einen höheren Wirkungsgrad als eine Getriebelösung, dafür muss er in Halteposition permanent bestromt werden, erzeugt so Abwärme und Stromkosten. Servogetriebemotoren können mit der standardmäßigen b-seitigen Bremse die Achse zuverlässig in Position halten. Das Flankenspiel zwischen Ritzel und dem lagerintegrierten Stirnrad und auch der übrigen Verzahnungen der nachgeschalteten Getriebe werden in der Regel durch einen Verspannantrieb eliminiert, womit der Vorteil des spielfreien Direktantriebes nicht mehr zur Geltung gebracht werden kann. In Summe führt dies bei Rundtischen zu einem Trend hin zu Servomotor-Getriebe-Anordnungen als Antriebslösung.
Integrierte Getriebeverzahnung
Um den nicht konstruktiven Aufwand von Rundachsen mit Getriebe sowie Bauraum, Komplexität und Montagezeit zu reduzieren, haben die Schaeffler-Entwickler eine innovative Lösung entwickelt: Die Rundachslager YRTC und YRTA können mit einer Stirnverzahnung am Außendurchmesser geordert werden (YRTCG). Die Verzahnung ersetzt so das kundenseitige Getriebestirnrad. Den Kundenwünschen und dem Drehmoment entsprechend wird der Innenring in passender Breite und in Gerad- oder Schrägverzahnung ausgeführt. Diese Lösung ist für den Antrieb von Frästischen und Schwenkachsen von Fräsbrücken und Fräsköpfen hervorragend geeignet. Die Integration des Winkelmesssystems Amosin in die Lagerung wird dadurch nicht beeinflusst und nach wie vor für diese Lager angeboten.
EMO: Halle 6, Stand 146