Steifigkeit und hohe Dynamik für Bearbeitungsmaschinen für große Werkstücke

HEYLIGENSTAEDT ist ein 1867 gegründetes deutsches Unternehmen und zählt zu den namhaftesten Werkzeugmaschinenherstellern weltweit, insbesondere in den Bereichen Drehen und Fräsen. Es hat 200 Mitarbeiter und zeichnet sich besonders durch seinen Kontakt zu den Kunden aus, durch den es eine ganze Reihe spezifischer Produkte zu hervorragenden Preisen anbieten kann. HEYLIGENSTAEDT hat eine weitere Bearbeitungsmaschine des Typs HEYNUMILL zum Fräsen großformatiger mechanischer Bauteile bei einem deutschen Automobilhersteller in Betrieb genommen. Diese Teile müssen mit großer Präzision in kürzester Taktzeit hergestellt werden.

Um Steifigkeit, Präzision und hohe Dynamik zu gewährleisten, hat sich das Unternehmen HEYLIGENSTAEDT für den DualDRIVE von REDEX-ANDANTEX entschieden: „Wir mussten eine Leistungssteigerung erreichen” erklärt Ulrich KRAUSE, Vertriebsleiter von HEYLIGENSTAEDT. „Jetzt sind wir in der Lage, Toleranzen in Größenordnungen von wenigen Hundertsteln bei perfekter Dynamik zu erreichen.”

Die bei einem deutschen Automobilhersteller installierte Linie gehört zur Baureihe der Senkrecht-Fräsmaschinen in Portalbauweise HEYNUMILL. Die Maschinen dieser Baureihe haben bis zu 4m breite Werkstücktische in beliebiger Bauart (Palettentische, Doppeltische, integrierte Rundtische). Ihre Antriebsleistung kann bis zu 100 kW erreichen und ihre maximale Spindeldrehzahl liegt bei 6000 U/min. Die gesamte Produktreihe HEYNUMILL wurde mit DUAL DRIVE-Getrieben ausgestattet. Die gesamte Produktreihe HEYNUMILL wurde mit DualDRIVE-Getrieben ausgestattet.

Die Heynumill verfügt über zwei DualDRIVE-Systeme für die Antriebe der X- und der Y-Achse. Ein weiteres REDEX-Produkt wird zum Antrieb der Hauptspindel genutzt – ein zweistufiges Schaltgetriebe Typ RAMmsd, das sich durch die hohe Leistungsdichte auszeichnet. Die Antriebsleistung kann bis zu 100 kW erreichen und die maximale Spindeldrehzahl liegt bei 6000 U/min.

„Wir wussten die Qualität der technischen Beratung von REDEX ANDANTEX zu schätzen. Sie hat unsere Erwartungen erfüllt. Vom wirtschaftlichen Standpunkt aus betrachtet, ist dieses Angebot sehr wohl konkurrenzfähig” fügt Ulrich KRAUSE hinzu.

DualDrive ist ein Zahnstangenantriebssystem mit einem einzigartigen Konzept und besticht durch zwei wesentliche Merkmale.

Erstens besitzt DualDRIVE eine außergewöhnliche Steifigkeit durch die besonders optimierte Gestaltung seiner verstärkten Abtriebslager und seiner Wellen-Abtriebsritzel (mit hoher Genauigkeit in der Abtriebswelle selbst gefertigt). Folglich bieten DualDRIVE-Getriebe zusätzlich zu einer der besten auf dem Markt angebotenen Torsionssteifigkeit auch höchste Steifigkeit in alle anderen relevanten Achsrichtungen und ermöglichen deshalb oft ein Arbeiten mit bis zu doppelt so hohen Beschleunigungen und Lasten wie bei anderen verfügbaren Lösungen. Die Bauart von DualDRIVE ermöglicht insbesondere eine beträchtliche Verminderung radialer Biegung, welche für 60 % der Gesamtverformung verantwortlich ist. Technisch wird dies konkret durch eine Optimierung des Durchmessers der Abtriebsritzel erzielt, damit an der Zahnstange das übertragene Drehmoment in bestem Verhältnis zur Steifigkeit steht. Das Lager besteht im Wesentlichen aus zwei vorgespannten und großzügig ausgelegten Kegelrollenlagern. Es ist so gebaut, dass das Ritzel möglichst nahe der wirkenden Last gelagert ist und nur durch die Breite der Spannmutter vom Abtriebslager getrennt ist. Insgesamt verfügt das DualDRIVE-Getriebe über eine außergewöhnliche Steifigkeit, was an Maschinenachsen mit hohen dynamischen Anforderungen höhere Resonanzfrequenzen ermöglicht. Für bewegte Massen der Größenordnung von 15 Tonnen können zum Beispiel bezüglich vergleichbarer Systeme leicht Steigerungen von bis zu 25 % erzielt werden.

Die zweite große Eigenschaft des DualDRIVE-Getriebes ist die Eliminierung des Spiels zwischen den beiden Abtriebsritzeln durch Anlegen einer elektrischen oder mechanischen Vorspannung; dadurch wird höchstmögliche Präzision erzielt. Die Antriebssysteme Ritzel-Zahnstange des Typs DualDRIVE bestehen also aus 2 parallel eingebauten und entweder mechanisch oder elektrisch miteinander verspannten Servo-Planetengetrieben. Im Fall von HEYLIGENSTAEDT wurde die elektrische Verspannung gewählt. Diese Lösung bietet den Vorteil der variablen Verspannung. Die elektrische Verspannung besteht darin, jedes Getriebe durch einen separaten Servomotor zu steuern, um gleichzeitig ein entgegenwirkendes Moment zwischen den beiden Abtriebsritzeln zu erzeugen (Eliminierung des Spiels) und ein resultierendes Moment, das den Antrieb des Systems gewährleistet. Die Einstellung für HEYLIGENSTAEDT erwies sich als sehr einfach. Es ist ebenfalls möglich, eine mechanische Vorspannung zu erzeugen, mit der die Ritzel gegeneinander verdreht werden. In diesem Fall genügt ein einziger Motor zur Steuerung der beiden Getriebe. Dafür ist in jedem Untersetzungsgetriebe ein Winkelgetriebe integriert und die patentierte Vorspannung wird mittels verdrehsteifer Kupplung mechanisch eingestellt.

„Eine nächste HEYNUMILL-Linie bestehend aus 6 Maschinen ist für einen anderen Automobilhersteller in Bearbeitung. Die Translationsbewegungen erfolgen in X-Y-Z-Richtung, die Fräsleistung wird 67 kW betragen und die Drehzahl 6000 U/min. „Wir möchten das System DualDRIVE von REDEX-ANDANTEX auch auf anderen Maschinenlinien einsetzen” meint Ulrich KRAUSE abschließend.