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Getriebe

Flexibles Zweigang-Schaltgetriebe für Werkzeugmaschinen

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Dank des Zweigang-Schaltgetriebes von Stöber können an der Universal-Drehmaschine PS25-Motoren mit unterschiedlichen Maßen schnell und einfach installiert werden.

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Auf der CNC-Universaldrehmaschine TC800 können Anwender Drehteile mit Durchmessern bis 800 mm und Längen bis 1500 mm fertigen.
Auf der CNC-Universaldrehmaschine TC800 können Anwender Drehteile mit Durchmessern bis 800 mm und Längen bis 1500 mm fertigen.
(Bild: Stöber Antriebstechnik)

Hatte eine klassische Drehbank vor 50 Jahren in der Regel nur zwei Achsen, eine Spindel und einen Werkzeugträger, bauen wir heute Anlagen mit bis zu 15 Achsen oder Spindeln, drei Werkzeugträgern und bis zu 100 Werkzeugen“, erklärt Helmut Maier, Leiter der Elektro- und Software-Entwicklung bei der Spinner Werkzeugmaschinenfabrik GmbH, die Herausforderungen seiner Branche.

Anwender bearbeiten auf den Maschinen harte Materialien zu maßhaltigen Bauteilen und mit sehr guten Oberflächen, möglichst wirtschaftlich und produktiv. Mit diesen Anforderungen stiegen auch die durchschnittlichen Spindeldrehzahlen und Achsgeschwindigkeiten stetig an. Zudem werden Werkstücke, die noch vor einigen Jahren in mehreren Arbeitsgängen auf unterschiedlichen Maschinen gefertigt wurden, heute komplett auf einer Anlage in einem Arbeitsgang hergestellt. Um besonders effizient zu produzieren, werden Drehmaschinen häufig automatisch be- und entladen, damit sie zum Beispiel nachts oder an den Wochenenden mannlos weiterlaufen können.

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Die Spinner Unternehmensgruppe bietet Anwendern sowohl Zerspanung als auch Automation aus einer Hand. Mit etwa 550 Mitarbeitern stellt sie an den drei Standorten über 1000 CNC-Drehmaschinen, Bearbeitungszentren, Werkzeugschleifmaschinen und Automationslösungen im Jahr her.

Servomotoren und -Antriebsmodule für Fräsmaschinen

Bei der Herstellung der oft hochspezialisierten Bearbeitungszentren spielen Zulieferer für den Anbieter eine große Rolle. Denn der Maschinenbauer benötigt für seine Anlagen Komponenten, die genau die gewünschten Anforderungen erfüllen. Dabei arbeitet der Hersteller zum Beispiel mit der Stöber Antriebstechnik zusammen.

Den Auftakt machten vor einigen Jahren Servo-Motoren und -Antriebsmodule für Fräsmaschinen der Baureihe CM400. „Wir konnten ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis bieten und überzeugten mit dem technisch besten Gesamtkonzept für die Antriebe“, sagt Udo Cyrol, bei Stöber zuständig für den Vertrieb von Antriebs- und Automatisierungstechnik.

Was die Verantwortlichen bei Spinner ebenfalls an ihrem Zulieferer schätzen, ist die gute und schnelle Beratung. Das zeigte sich bei der Entwicklung der CNC-Universaldrehmaschinen der TC-Baureihe, die in vier Baugrößen erhältlich ist.

Die größte Version ist die TC800. Die kompakte Revolver-Drehmaschine erreicht eine Drehzahl von 2600 min–1 bei einer maximalen Leistung von 63 kW. Der Radial- oder Axialrevolver ist für bis zu 24 Werkzeuge ausgelegt. Zudem besteht die Option einer Y-Achse sowie einer Gegenspindel. Anwender können auf dieser Maschine Drehteile mit Durchmessern bis 800 mm und Längen bis 1500 mm fertigen. „Wir haben den Fokus auf eine leistungsstarke Zerspanung bei relativ niedrigen Spindeldrehzahlen gelegt“, beschreibt Maier. „Daneben soll die Spindeldrehzahl trotzdem kurzzeitig hoch genug sein können, um kleine Durchmesser mit ausreichender Schnittgeschwindigkeit bearbeiten zu können – und für ein präzises Feindrehen.“ Somit eignet sich die Maschine auch für die Stangenbearbeitung.

Zweigang-Schaltgetriebe mit flexibler Getriebeschnittstelle

Um bei der Hauptspindel von der niedrigen auf die hohe Drehzahl zu wechseln und umgekehrt, war bisher zwar nur ein Schaltgetriebe verbaut – aber von zwei Herstellern. Grund dafür: das jeweilige Steuerungssystem, das der Anwender im Einsatz hatte. Denn damit kamen auch die Motoren von unterschiedlichen Anbietern – und wiesen verschiedene Abmessungen auf.

Stöber empfahl das Zweigang-Schaltgetriebe PS25. „Je nachdem welches Motorfabrikat angebaut werden muss, kann der Maschinenbauer die Getriebeschnittstelle mit einfachen Adapterteilen modifizieren und so, ohne doppelte Lagerhaltung, das Getriebe für den schnellen Anbau an den jeweiligen Spindelmotor bereitstellen“, erläutert Cyrol.

Präzise Feinbearbeitung mit hoher Drehzahl

Mit seinen zwei Schaltstufen eignet sich das PS25 laut Hersteller für die präzise Feinbearbeitung mit hoher Drehzahl sowie bei geschalteter Untersetzung mit Vervielfachung des Motormoments für eine große Zerspanleistung. Der Bediener kann per Steuerung zwischen beiden Leistungsprofilen wechseln. Um diese Drehzahlen umzusetzen, verfügt das Getriebe in der ersten Schaltstufe über einen Direktgang. Mit der Übersetzung i = 1 sind Planetenträger und Planetensatz vollständig entkoppelt, und das Motormoment wird nahezu verlustfrei übertragen. Wärme entsteht dadurch kaum.

Beim Wechsel auf die zweite Schaltstufe stehen für die Grobbearbeitung und die Zerspanung harter Werkstoffe Übersetzungen mit i = 4 oder i = 5,5 zur entsprechenden Drehmomentvervielfachung zur Verfügung. Ein schrägverzahntes Planetengetriebe kommt zum Einsatz. Dies führt zu einem ruhigen Lauf bei hohem Wirkungsgrad und somit geringer Wärmeentwicklung.

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Maschinenperformance erhöhen

Der Wirkungsgrad des Zweigang-Schaltgetriebes liegt dem Hersteller zufolge bei über 95 %. Damit eröffnen sich mehrere Optionen: Der Anwender verringert bei unveränderten Drehzahlen die thermische Belastung der Maschine und spart Kosten für die Kühlung. Zudem kann er – ohne den Wärmeeintrag des Getriebes zu vergrößern – mit höheren Drehzahlen arbeiten als mit vergleichbaren Anlagen und so die Performance der Maschine steigern. „Mit unserer TC800 ist sogar das Hochgeschwindigkeitszerspanen möglich“, sagt Maier.

Spinner hat mithilfe des PS25-Zweigang-Schaltgetriebes also eine sehr effiziente Universal-Drehmaschine entwickelt. Zudem konnte der Maschinenbauer seine Lagerhaltung reduzieren.

„Wir haben in Stöber einen zuverlässigen Partner gefunden, der uns qualitative Produkte schnell und pünktlich liefert“, resümiert Maier „Dabei schätzen wir auch die ungewöhnlich konstruktive Zusammenarbeit.“ In der Prototypenphase kam es zum Beispiel zu Schwingungen und Ausfällen an der Schaltmechanik. Die Stöber-Techniker nahmen entsprechende Änderungen vor. Anschließend lief dem Anwender zufolge alles reibungslos.

Dieser Beitrag erschien zuerst auf unserem Schwesterportal www.konstruktionspraxis.de

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