Hydrostatische Lagerlösungen

Verschleiß minimieren

Beim Drehen, Fräsen und Schleifen wirken oft hohe Kräfte auf die Werkzeuge. Entscheidend für eine anforderungsgerechte Dämpfung und Reibungsarmut sind die Qualität und die Belastbarkeit der verbauten Lagerkomponenten. Für hohe Ansprüche hat Rückle jetzt hydrostatische Lagerlösungen entwickelt, die sie kundenindividuell an die technischen Anforderungen ihrer modular aufgebauten Rundtische und Lünetten anpasst. Anwender sollen von maximaler Systemstabilität, hohen Werkzeugstandzeiten und niedrigen Wartungskosten profitieren.

V-Lünette mit Werkstück

Bei der zerspanenden Fertigung kommen Rundtische in Werkzeugmaschinen unter anderem bei Triebwerksteilen und Dornstangen für die Ölindustrie zum Einsatz. Sie gewährleisten die exakte Positionierung der Werkstücke bei der Zerspanung und müssen je nach Bearbeitung hohen Geschwindigkeiten standhalten. Lünetten stützen schwere Wellen, zum Beispiel beim Einsatz in Turbinen oder Generatoren, ab und vermeiden so Geometriefehler bei der Bearbeitung. In der Luft- und Raumfahrt geht der Trend zur Verarbeitung zäher und harter Werkstoffe, wie Titan und nickelbasierter Legierungen. Je zäher und härter das Material, desto höher sind die Anforderungen an die Dämpfung der Maschine. Vibrationen würden den Verschleiß der Werkzeuge beschleunigen und die Werkzeugstandzeiten verringern. Zusätzlich gefährden Schwingungen die Maßgenauigkeit bei der Zerspanung. Ein ausschlaggebender Faktor für eine wirtschaftliche und präzise Fertigung sind die in den Rundtischen und Lünetten eingesetzten Lager, die gegeneinander bewegliche Maschinenelemente führen. Sie sichern eine geometrisch bestimmte Lage von Werkstück und Werkzeug und nehmen Gewichts- und Schnittkräfte auf.

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Für hohe Präzisionsanforderungen entwickelt die Rückle GmbH Werkzeugfabrik kombinierte hydrostatische Axial-Radial-Lagerlösungen gängiger Bauart für ihre modular aufgebauten Rundtischmodelle GRT, MRT und TRT für Schleif-, Fräs- und Drehmaschinen sowie Lünetten und die zugehörigen Tragböcke. Sie zeichnen sich durch Verschleiß- und Wartungsarmut aus und ermöglichen Laufgenauigkeiten im µ-Bereich. "Als einziger Anbieter weltweit bieten wir eine in sich geschlossene Hydrostatik für Rundtische und Lünetten an", erklärt Felix Schöller, Geschäftsführer von Rückle. "Dadurch profitieren die Anwender von einer großen Bandbreite an Services: von Komplettlösungen und der geometrischen Berechnung der Lagertasche an bestehenden Maschinen bis zur Lieferung einzelner Lagerkomponenten, wie Regler und Ventile - Anwender erhalten bei uns alles aus einer Hand."

Vorteile hydrostatischer Lagerlösungen

Hydrostatische Lagerlösungen haben im Gegensatz zu herkömmlich eingesetzten Wälz- und Gleitsystemen einen deutlichen Vorteil: Dank Drucköl findet keinerlei Berührung der gegeneinander beweglichen Flächen statt. Über einen Kreislauf wird unter Druck kontinuierlich Öl in das Lager geführt und gewährt ideale Schmierbedingungen. Anders sieht das bei Wälzlagern aus. Hier übernehmen rollende Körper die Führung der Flächen. In Gleitlagern haben die gegeneinander beweglichen Elemente sogar direkten Kontakt. Dadurch sind Wälz- und Gleitsysteme anfällig für Stöße und Verschleiß. Hydrostatische Lagerungen sind dagegen unempfindlich und ermöglichen permanent eine hohe Werkstück- und Oberflächengenauigkeit. Die Maschinen erreichen eine längere Lebensdauer - mit hydrostatischen Lagerlösungen von Rückle sogar bis zu 30 Jahre, einen regelmäßigen Öl- und Filterwechsel vorausgesetzt. Hohe Instandhaltungskosten entfallen. Insbesondere in Bereichen, in denen ein 24-Stunden-Betrieb der Werkzeugmaschinen zugrunde gelegt wird, zeigen sich die Vorteile der Hydrostatik. Das hydrostatische System von Rückle kann redundant ausgelegt werden. Selbst wenn eine Pumpe oder ein Ventil ausfällt, kann die Maschine ohne Unterbrechung weiterbetrieben werden - bei hohen Geschwindigkeiten sorgt eine Kühlung für die Regulierung der Temperatur.

Auch beim Einsatz in Lünetten beweist sich die hydrostatische Lösung: Lager und Werkstück stehen bei konventionellen Lösungen in direktem Kontakt zueinander. Wälzlager würden zu Laufspuren auf den zu bearbeitenden Wellen führen. Die flüssigkeitsbasierte Lagerung ermöglicht eine hohe Oberflächengenauigkeit bei der Zerspanung und eine kontinuierliche Dämpfung.

Individuelle Lösungen

Um die Vorteile der Hydrostatik optimal zu nutzen, ist die gezielte Einstellung verschiedener technischer Parameter erforderlich. Die Lagergeometrie muss mit der eingesetzten Ölversorgung harmonieren. Bringen die Ventile nicht die erforderlichen Charakteristika mit, kann dies zu einer schlechten oder unbrauchbaren Lagerung führen. Rückle greift auf ein eigens entwickeltes Berechnungsprogramm zurück, passend zur Hardware. Hiermit ermittelt das Unternehmen die ideale Kombination von Taschengeometrie und Regler. Der Regler sorgt für eine optimale Funktion des Lagers, indem er den Fluidstrom und den Pumpendruck entsprechend den Belastungen reguliert.

"Auch bei Retrofit-Projekten oder Fertigungsfehlern stehen wir anspruchsvollen Fertigungsunternehmen zur Seite. Mit unserer Softwarekönnen wir den hydrostatisch wirksamen Spalt berechnen und das optimale Ventil bestimmen", so Jochen Brandstetter, Entwicklungsleiter bei Rückle. "Unsere Ventile sind modular aufgebaut. Innerhalb kurzer Lieferfristen können wir vorhandene hydrostatische Lagerungen nachrüsten, sowohl mit Ventilen als auch mit Reglern." Durch die optimale Abstimmung von Geometrie und Krafteinwirkung werden unter anderem die Steifigkeit und Tragfähigkeit verbessert. Die hohe Steifigkeit bewährt sich bei hohen dynamischen Prozesskräften beim Zerspanen oder beim schnellen Positionieren von Werkstücken. Eine hohe Tragfähigkeit begünstigt die Zuladekapazität. Entsprechend den technischen Anforderungen kann bei Rückle die Spaltbreite zwischen 20 und 100 µ variieren. Beim Drehen von Bauteilen werden beispielsweise bis zu 500 Umdrehungen in der Minute erreicht. Eine ausreichende Spaltbreite gewährleistet, dass die Lagerflächen reibungsfrei bleiben.

Die hydrostatischen Lagerlösungen von Rückle nehmen entsprechend den Kundenbedarfen sowohl radiale als auch axiale Kräfte auf und garantieren eine hohe Systemstabilität. Der finanzielle Mehraufwand für die Ausstattung eines Systems mit einer hydrostatischen Lagerlösung gleicht sich kundenspezifisch durch die niedrigen Wartungskosten und die lange Lebensdauer der Werkzeugmaschinen aus.

Entwicklungsarbeit: alles aus einer Hand

"Ein Ziel unserer Entwicklung war es, den steigenden Belastungen in der Zerspanung von schweren und dadurch kostenintensiven Werkstücken gerecht zu werden", berichtet Schöller. "Das ist uns gelungen. Unter Kühlung des Lagers konnten wir die Nenndrehzahl deutlich erhöhen. Gleichzeitig ermöglichen unsere individualisierbaren hydrostatischen Lagerlösungen eine sehr gute Dämpfung."

2010 fing der Hydrostatikexperte an, ein eigenes Berechnungsprogramm für Rundtische und Lünetten zu entwickeln. Dabei nahm er auch die Entwicklung der Ventiltechnik selbst in die Hand. 2012 führte Rückle die neuste Generation der modularen Ventile ein. Sie erspart Anwendern den Einsatz teurer Mehrkreispumpen und macht den Einsatz der hydrostatischen Lagerlösung noch wirtschaftlicher.

Fazit

Rückle ermöglicht mit individuell an die Systemanforderungen angepassten hydrostatischen Axial-Radial-Lagerlösungen eine präzise Bauteilfertigung. Sie zeichnen sich unter anderem durch eine hohe Steifigkeit bei gleichzeitig hervorragendem Dämpfungsverhalten aus. Der modulare Aufbau erlaubt die bedarfsgerechte Optimierung von Rundtischen und Lünetten. Werkzeugmaschinenhersteller profitieren von einer idealen Maschinenperformance, qualitativ hochwertiger Bauteilfertigung und niedrigen Instandhaltungskosten. kf

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