ASD-Cx / UASD-Cx

Ultrapräzise aerostatische Werkzeugspindeln mit automatischem Spannzangensystem

Unsere Spindellösungen ASD-Cx (x = Werkzeugschaftdurchmesser) vereinen ultrapräzise Spindelqualitäten zur Erzeugung optischer Oberflächen mit der Robustheit und Funktionalität aktueller Werkzeugspindeln für die CNC-Bearbeitung, gepaart mit höchster Drehzahl für die Mikrobearbeitung. Ausgestattet mit einem selbst entwickelten, automatischen Präzisionsspannzangensystem erlaubt dies höchste Drehzahlen, gepaart mit einer höchstpräzisen Werkzeugspannung mit garantierten statischen Rundläufen am Werkzeug von kleiner 0.5 µm TIR.

Auch hier findet der eigens entwickelte hochauflösende Drehencoder, eine effiziente Dünnfilm-Flüssigkeitskühlung sowie ein Stahlgehäuse mit standardisiertem Durchmesser ihren Einsatz und garantieren Flexibilität und höchste thermische Stabilität, gepaart mit hohen Abtragsraten durch hohe Spindelsteifigkeiten und -belastbarkeiten.

Als Resultat erhält der Anwender in sowohl ultrapräzisen Bearbeitungen als auch CNC-Anwendungen eine bisher nie dagewesene Präzision, thermische Stabilität und Möglichkeit zur Bearbeitung optischer Oberflächen in Fräs- und Schleifanwendungen, auch mit hohem Zerspanvolumen für die Vorbearbeitung.

Ganz gemäß unseres Mottos: “Ultra-Precision meets Industrial Grade

Wie unsere ASD-H25  mit federloser HSK-E25 Werkzeugspannung ist auch unsere ASD-Cx mit Direktschaftspannung als hochdruckaerostatische Variante UASD-Cx verfügbar. Mit 20-30 bar Lagerdruck erreicht diese eine Tragkraftsteigerung in axialer als auch radialer Richtung auf 300% und bietet, neben den damit unveränderten Dynamik- und Genauigkeitswerten, eine deutliche Robustheitssteigerung.

Cx_

Gehäusedurchmesser:

Drehzahl:

Werkzeugschnittstelle:

Spanndurchmesser:

Motor:

Konstant-Motordrehmoment, Hochleistungsoption (CNC):

Konstant-Motordrehmoment, Eisenlosoption (UP):

Drehencoder:

Länge:

Gewicht:

100 mm (Flanschioptionen auf Anfrage)

60.000, 80.000 oder 100.000 Upm (andere Drehzahlen auf Anfrage)

Präzisionsspannzange, pneumatisch betätigt

1/4″, 1/8″, 6 mm, 4 mm, 3 mm

Permanentmagnet-Synchron, 2-Pol, 3 Phasen

0.66 Nm

0.35 Nm

80 Perioden, 1VSS, mit Nullfahne

395 mm

16 kg

ASD060Cx ASD080Cx ASD100Cx
Allgemein Gehäusedurchmesser [mm] 100 100 100
Länge über Alles [mm] 395 395 395
Gewicht [kg] 16 16 16
Drehzahl [kUpm] 60 80 100
Motor "Hochleistung", max. 400 V Typ [-] 3 Phasen, Synchron 3 Phasen, Synchron 3 Phasen, Synchron
Konstantdrehmoment S1 [Nm] 0,66 0,66 0,66
Polzahl [-] 2 2 2
max. Phasenspannung [V] 320 380 430 **)
Nennstrom [A] 10 10 10
Spitzenstrom [A] 20 20 20
Wellenleistung [kVA] 4,1 5,5 6,8
Motor "Hochleistung", max. 208 V Typ [-] 3 Phasen, Synchron 3 Phasen, Synchron 3 Phasen, Synchron
Konstantdrehmoment S1 [Nm] 0,66 0,66 0,66
Polzahl [-] 2 2 2
max. Phasenspannung [V] 180 200 230
Nennstrom [A] 18 18 18
Spitzenstrom [A] 36 36 36
Wellenleistung [kVA] 4,1 5,5 6,8
Motor "Ultrapräzision" max. 400 V Typ [-] 3 Phasen, Synchron 3 Phasen, Synchron 3 Phasen, Synchron
Konstantdrehmoment S1 [Nm] 0,35 0,35 0,35
Polzahl [-] 2 2 2
Phasenspannung [V] 300 340 395
Nennstrom [A] 5 5 5
Spitzenstrom [A] 11 11 11
Wellenleistung [kVA] 2,2 2,9 3,6
Motor "Ultrapräzision", max. 208 V Typ [-] 3 Phasen, Synchron 3 Phasen, Synchron 3 Phasen, Synchron
Konstantdrehmoment S1 [Nm] 0,33 0,33 0,33
Polzahl [-] 2 2 2
Phasenspannung [V] 170 190 210
Nennstrom [A] 10 10 10
Spitzenstrom [A] 21 21 21
Wellenleistung [kVA] 2,2 2,9 3,6
Drehencoder Typ [-] inkrementell inkrementell inkrementell
Perioden [-] 80 80 80
Signal A/B [-] SinCos, 1 VSS SinCos, 1 VSS SinCos, 1 VSS
Nullfahne [-] ja (an./dig.) ja (an./dig.) ja (an./dig.)
Lagersystem Versorgungsdruck [bar] 6 - 10 6 - 10 6 - 10
Reinheitsklasse, ISO [-] 3 3 3
Radiale Nullpunktsteifigkeit an Wellennase, statisch [N/µm] > 40 > 30 > 18
Radiale Tragfähigkeit an Wellennase, statisch [N] > 330 > 300 > 270
Axiale Nullpunktsteifigkeit [N/µm] > 60 > 40 > 30
Axiale Tragfähigkeit [N] > 600 > 550 > 500
Stabilität und Präzision Konusrundlauf [nm] < 50 < 50 < 50
Rotationstreue (Error-Motion) [nm] < 30 < 30 < 30
Dyn. Rundlauf am Werkzeug [µm] < 0,6 < 0,8 < 1
Statíscher Rundlauf TIR am Werkzeug [µm] < 0,5 < 0,5 < 0,5
Durchwärmzeit [Min] < 3 < 3 < 3
Axiales Wellenwachstum [µm] < 3 < 5 < 7

* – feldgeschwächter Betrieb

  • Flanschoptionen auf Kundenwunsch

Auf das Spindelgehäuse thermisch geschrumpfte Spindelflansche erlauben eine zuverlässige sowie konstruktiv sehr einfache Methode, die Spindel in axial anflanschende und radial führende Spindelstöcke zu integrieren. Sprechen Sie uns auf Ihre individuellen Spindelanbindungen an.

FlanschDesign
  • Wechselspannzange

Unsere im Haus entwickelten und gefertigten Spannzangen bieten einzigartige statische Rundläufe von garantierten 0.5 µm am Werkzeug. Als Standard ist unsere ASD-Cx auf eine Spannzange abgestimmt und optimiert.

Auf Kundenwunsch kann dieser die verbaute Spannzange gegen eine mit einem anderem Spanndurchmesser selbst auswechseln. Hierzu stehen folgende Spanndurchmesser zur Verfügung:

  • 6 mm
  • 4 mm
  • 3 mm
  • 1/4″
  • 1/8″
ASD-Cx_Collet
  • Download Katalog

Laden und speichern Sie unseren Katalog für weitere Informationen

  • ASD-H25/A und ASD-Cx – Auf einen Blick
ASD-H25_Cx_AtAGlance
  • Betrieb außerhalb von Kritischen bis Nenndrehzahl

Die radialen und axialen Steifigkeiten unserer Werkzeugspindeln werden durch die Spindelkonstruktion und das patentierte aerostatische Lagersystem von keiner anderen Werkzeugspindel erreicht. Durch Fliehkfraftdehnung und thermische Dehnungen steigen diese mit Drehzahl und erlauben eine auf dem Markt einzigartige Resonanzfreiheit. Während alle sonstigen Hochfrequenz-Werkzeugspindeln kritische Drehzahlen aufweisen, bei denen die Drehfrequenz eine der starrkritischen Eigenfrequenzen des Welle-Lager-Systems kreuzen, bleiben alle unserer Werkzeugspindel durch die hohen Lagersteifigkeiten unterkritisch.

Bei nebenstehender Messung unserer ASD080H25 wurde der Schwingweg am Werkzeug mit Drehfrequenz mittels eines hochauflösenden und schnellabtastenden kapazitiven Wegsensors durchgeführt. Für jede Drehzahl erhält man somit ein FFT-Spektrum, welches die Fundamentale (drehfrequente) als auch die Eigenschwingungen der Spindel bei betreffender Drehzahl erhält. Reiht man nun alle FFT-Spektren nach Drehzahl aneinander, erhält man ein 3D-FFT-Wasserfalldiagramm, welches zur Vereinfachung von oben betrachtret wird. Weiße Bereiche representieren FFT-Spitzen, welche die Fundamentale als auch die Resonanzen bei jeweiliger Drehfrequenz repräsentieren. Man sieht, daß sich die durch Restunwucht anregende drefrequente Frequenz bei jeder Drehzahl/-frequenz stets unter den beiden starrkritischen (konische, zylindrische)  und der Wellenbiegekritischen befindet. Damit bleibt die Spindel für jede Drehzahl unterkritisch.

Für den Anwender bedeutet dies nicht nur äußerst geringe Schwingschnellen, sondern ebenfalls einen einzigartig geringen Dynamischen Rundlauf über den gesamten Drehzahlbereich der Spindel, ohne Einschränkungen.

ASD-H25_Cx_ResonanceMap
  • Dynamischer Rundlauf und Schwingschnellen mit Drehzahl

Die kompromißlos optimierte Wellendynamik, gepaart mit der hohen Steifigkeit des patentierten Lagersystems ergibt sich ein resonanzfreier Betrieb unserer ASD-H25 und ASD-H25A über den gesamten Drehzahlbereich.

Durch die hochspezialisierte Fertigungstechnologien der Levicron GmbH können zudem statische Rundläufe des Spindelkonus von kleiner 50 nm garantiert werden.

Der Anwender erhält eine Hochgeschwindigkeitsspindel, die trotz ihrer hohen Drehzahlen ein dynamisch neutrales Verhalten über den gesamten Drehzahlbereich und dynamische Rundläufe von unter 0.8 µm bietet.

ASD-H25_DRunOut
  • Rotationstreue (Error-Motion)

Definition: Der Zahlenwert der Error-Motion umfaßt alle Synchron- und Asynchronfehlerabweichungen der Wellerotation von der theoretischen Rotationsachse, ohne den fundementalen Synchronfehler (Fundamentaler Synchronfehler = Dynamischer Rundlauf).

Levicron entwickelte eigens Prüfstände und mathematische Verfahren für die Messung und Auswertung der Spindel-Rotationstreue (Error-Motion). Hierbei wir durch ein spezielles Auswerteverfahren der Spindelfehler vom Fehler des angemessenen Objektes (z. B.) Kugel getrennt. Mit hochauflösenden und schnell abtastenden kapazitiven Sensoren und einer eigenen Auswertesoftware wird die Rotationstreue aller unserer ultrapräzien Motorspindeln verifiziert. Unsere ASD-H25, und ASD-H25A werden mit einem Error-Motion-Wert von kleiner 30 nm spezifiziert.

ASD-H25_Cx_ErrorMotion
  • Axiales Wellenwachstum und Durchwärmzeit

Wie in nebenstehendem Versuchsschrieb ersichtlich, erlaubt die hocheffiziente Dünnfilmflüssigkeitskühlung eine Durchwärmzeit von kaltem Zustand und Stillstand auf Nenndrehzahl – 80.000 Upm in diesem Fall – von unter 3 Minuten. Dies erlaubt einen stabilen und mit der Zeit absolut unveränderlichen Betrieb der Spindel bei gleichbleibender Drehzahl ab dieser Zeitdauer, was um eine vielfaches kürzer ist, verglichen mit allen anderen Werkzeugspindeln, sei es wälz- oder gasgelagert.

Die einzigartige Spindelkonstruktion kompensiert thermische axiale Wellendehnungen mit der Fliehkraftdehnung und weist zum Beispiel für unsere ASD080H25 (80.000 Upm) ein axiales Spindelwachstum von unter 5 µm auf, für den Betrieb von kaltem Zustand und Stillstand bis durchgewärmt und 80.000 Upm. Für unsere ASD060H25 beträgt dies weniger als 3 µm. Die axiale Wellendehnung im gelben Bereich ist fliehkraftbedingt. Hier weitet sich die Welle aufgrund der Fliehkraftlast auf, wird kürzer und zieht sich in das Spindelgehäuse. Durch die hierzu optimierte Spindelkonstruktion wird dies folgend kompensiert durch das nachfolgende thermische Wachstum im roten Bereich des Diagrammes.

ASD-H25_Cx_AxialGrowth