ASD-H25 / ASD-H25A

Ultrapräzise aerostatische Werkzeugspindeln mit automatischer HSK-E25 Werkzeugspannung

Unsere Spindellösungen ASD-H25 (radial orientierte Spindelanschlüsse) und ASD-H25A (axial orientierte Spindelanschlüsse) vereinen ultrapräzise Spindelqualitäten zur Erzeugung optischer Oberflächen mit der Robustheit und Funktionalität aktueller Werkzeugspindeln für die mehrachsige CNC-Bearbeitung, gepaart mit höchster Drehzahl für die Mikrobearbeitung. Dies beinhaltet unter anderem eine automatische und federlose HSK-E25 Werkzeugschnittstelle, einen hochauflösenden Drehencoder, eine hocheffiziente Dünnfilm-Flüssigkeitskühlung, Spannzustandsüberwachung sowie standardisierte Gehäusedurchmesser.

Als Resultat erhält der Anwender in der klassischen CNC-Bearbeitung eine bisher nie dagewesene Präzision, thermische Stabilität und Möglichkeit zur Bearbeitung optischer Oberflächen in Fräs- und Schleifanwendungen. Umgekehrt erhält der Anwender in der Ultrapräzisionsbearbeitung zum ersten Mal die Möglichkeit hoher Spanabnahmen und eines automatisierten Werkzeugwechsels für eine signifikante Produktivitäts und Automatisierungssteigerung.

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

ASD-Cx_H25_

Gehäusedurchmesser:

Drehzahl:

Werkzeugschnittstelle:

Motor:

Konstant-Motordrehmoment, Hochleistungsoption (CNC):

Konstant-Motordrehmoment, Eisenlosoption (UP):

Drehencoder:

Spannzustandsüberwachung:

Länge:

Gewicht:

100 mm (Flanschioptionen auf Anfrage)

60.000, 80.000 oder 90.000 Upm (andere Drehzahlen auf Anfrage)

HSK-E25, federlos, pneumatisch betätigt

Permanentmagnet-Synchron, 2-Pol, 3 Phasen

0.66 Nm

0.35 Nm

80 Perioden, 1VSS, mit Nullfahne

3 x digital

400 mm (ASD-H25A), 435 mm (ASD-H25)

16 kg

ASD060H25/A ASD080H25/A ASD090H25/A
Allgemein Gehäusedurchmesser [mm] 100 100 100
Länge über Alles [mm] 435/400 435/400 435/400
Gewicht [kg] 16 16 16
Drehzahl [kUpm] 60 80 90
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] 320 380 400
Nennstrom [A] 10 10 10
Spitzenstrom [A] 20 20 20
Wellenleistung [kVA] 4,1 5,5 6,2
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] 320 380 400
Nennstrom [A] 10 10 10
Spitzenstrom [A] 20 20 20
Wellenleistung [kVA] 4,1 5,5 6,2
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] 300 340 360
Nennstrom [A] 5 5 5
Spitzenstrom [A] 11 11 11
Wellenleistung [kVA] 2,2 2,9 3,3
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] 300 340 360
Nennstrom [A] 5 5 5
Spitzenstrom [A] 11 11 11
Wellenleistung [kVA] 2,2 2,9 3,3
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 [-]
Radiale Nullpunktsteifigkeit an Wellennase, statisch [N/µm] > 40 > 30 > 20
Radiale Tragfähigkeit an Wellennase, statisch [N] > 330 > 300 > 280
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] < 0,5 < 1 < 1,2
Durchwärmzeit [Min] < 3 < 3 < 3
Axiales Wellenwachstum [µm] < 3 < 5 < 6

* – bei Verwendung von Werkzeughalter UTS-25

  • Radial orientierte Spindelanschlüsse (Standard)

Mit dem strikt modularen Design unserer Spindellösungen erreicht die Standardoption mit radial orientierten Spindelanschlüssen (ASD-H25) eine nie dagewesene Servicefähigkeit und garantiert die beste Flexibilität zum günstigen Preis.

ASD_RadOpt
  • Axial orientierte Spindelanschlüsse

Mit einem durchgehenden Durchmesser von 100 mm erlaubt die Option mit axial orientierten Spindelanschlüssen (ASD-H25A) den Einsatz in geschlossenen Spindelstöcken, die lediglich von oben oder vom Kreuztisch zu installieren sind.

H25A_Axopt
  • 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
  • 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
  • Werkzeugein- und -umspanngenauigkeiten

Die hochspezialisierten Fertigungstechnologien der Levicron GmbH erlauben einen garantierten statischen Konusrundlauf von unter 50 nm. Mit den gleichen Fertigungsmethoden stellt die Levicron GmbH auch ihre ultrapräzisen HSK-Werkzeughalter UTS-x her, mit garantierten statischen Rundläufen am Werkzeug von unter 0.8 µm und einer Auswuchtgüte von G0.3 mm/s bei 60.000 rpm.

Im nebenstehenden Kundenversuch (oben) wurde der statischer Runlauf an einem Referenzdorn mit HSK-E25 Schnittstelle und 185 mm von der Spindelnase gemessen. Der gemessene Wert von unter 0.5 µm bestätigt die Kombination aus Konusrundlauf und Werkzeughalterqualität.

Intern werden die Einspanngenauigkeiten standardmäßig für jede Spindel im 4 x 90° Umschlagwuchten bei Nenndrehzahl durchgeführt (unten). Hierzu wird eine unserer UTS-x Werkzeugaufnahmen gegenüber der Welle vier Mal um 90° gegenüber der Welle verdreht, gespannt und die resultierende Restunwucht der gesamten Spindelwelle ermittelt. Von einen der Ecken des sich ergebenden Vierecks zu dessen Mittelpunkt ergibt nach Umlage der Unwucht auf die Exzentrizität der Aufnahmenmasse gegenüber der Drehachse die radiale Wiederholaufspanngenauigkeit. Diese wird für unsere ASD-H25 und ASD-H25A mit besser 0.2 µm spezifiziert.

ASD-H25_ToolClampAccuracy
  • 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