Hydrostatisch zur besten Oberfläche

Der Werkzeugmaschinenhersteller Niles-Simmons erfüllt mit der großformatigen Schleifmaschine SG-803/2 alle Forderungen seiner Kunden – auch in China, Russland und Polen. Ein Highlight ist die hydrostatische Spindeleinheit, die gemeinsam mit den Entwicklern von Weiss Spindeltechnologie integriert wurde. Sie steht für hohe Leistung, Qualität und Zuverlässigkeit.

Die Niles-Simmons-Hegenscheidt-Gruppe ist bekannt für hochwertige CNC-Maschinen – als Einzelmaschinen und zunehmend für Turnkey-Projekte. Darüber hinaus entwickeln die Chemnitzer erfolgreich Sondermaschinen. So bekam man von einem chinesischen Kunden den Zuschlag für den Bau von mehreren CNC-Achsschleifmaschinen vom Typ SG-803/2, die dieser primär zur Achs-Enden-Bearbeitung für Schienenfahrzeuge einsetzt. Eine Besonderheit dieser Schleifmaschine liegt in den Dimensionen, wie Ulrich Wunsch, verantwortlich für die technische Projektabwicklung bei Niles-Simmons, bekräftigt: „Die Maschinen können Schleifscheiben bis zu einem maximalen Außendurchmesser von 914 mm und einer Breite von 305 mm aufnehmen.“ Dies ist nötig, weil dort schräg einstechende Schleifscheiben zum Einsatz kommen, deren Profil das komplette Endprodukt abbildet. Damit lässt sich die Achse mit einem Einstich final schleifen. Da die Anforderungen des chinesischen Kunden an Präzision und Qualität enorm hoch sind, hat sich Niles-Simmons entschieden, hy­drostatisch gelagerte Spindeleinheiten einzusetzen.

Bei der als Herz der Maschine bezeichneten Komponente wollte der Werkzeugmaschinenspezialist keine Kompromisse eingehen und entschied sich nach einem knapp dreimonatigen Auswahlverfahren für die Schweinfurter Weiss Spindeltechnologie GmbH, einer Tochterfirma des Siemenskonzerns. Auf Basis bestehender Konzepte war Weiss in der Lage, in nicht mal einem Jahr eine passende Lösung zu entwickeln und zu bauen. Von dem umfassenden Know-how und der schnellen Entwicklungs- sowie Produktionszeit ist Wunsch begeistert: „Ich kannte Weiss schon aus früheren Zeiten als zuverlässigen Partner, und der Eindruck hat sich bei diesem Projekt wieder bestätigt. Wir lieferten zu Beginn die wesentlichen Vorgaben. Unsere Partner von Weiss haben es geschafft, mit nur wenigen Abstimmungstreffen eine perfekte hydrostatische Spindel zu liefern, die in kürzester Zeit in Betrieb genommen werden konnte.“ Um das Gewicht der riesigen Schleifscheiben tragen zu können, muss auch die Spindel und deren Lagerung entsprechend groß und belastbar sein. Deshalb kommen in den SG-803/2-Achsschleifmaschinen Hydrostatiklager mit einem Innendurchmesser von 150 mm zum Einsatz. Claus-Peter Lehnert, Geschäftsführer von Weiss, ergänzt: „Für eine Schleifspindel sind das schon außergewöhnlich große Abmaße. Für andere Anwendungen – wie Werkstückspindeln – haben wir schon Hydrostatiklager mit 600 mm Durchmesser gebaut.“

Die Hauptspindel der SG-803/2 erreicht bei 37 kW eine maximal 1.400 min-1. Dafür zuständig ist ein integrierter Siemens-Drehstrom-Asynchronmotor, der wassergekühlt wird und im Verhältnis zu seiner Baugröße über eine enorm hohe Leistungsdichte verfügt. Aufgrund der hy­drostatischen Lagerung bringt die Spindel eine optimale Steifigkeit in die Maschine, was sich in erstklassiger Laufruhe und Dämpfungseigenschaften widerspiegelt. Im Endeffekt zeichnet sich die SG-803/2 durch ein perfektes Ergebnis an den geschliffenen Eisenbahnachsen aus: Der Achsrundlauf liegt bei ≤ 2 µm, der Axialschlag bei ≤ 1 µm und die Zylindrizität am Lagersitz bei ≤ 1 μm – auf eine Länge von 180 mm. Als herausragend gelten auch die Oberflächengüte von Ra 0,8 μm sowie der Kreisformfehler von ≤ 0,5 μm, der bei der Bearbeitung von Testwerkstücken mit einem Durchmesser von 80 mm erzielt wurde. Neben den hohen Qualitäts- und Genauigkeitswerten müssen die XL-formatigen Niles-Simmons-Schleifmaschinen noch eine weitere besondere Anforderung erfüllen. Da die SG-803/2 in mehreren Regionen Chinas eingesetzt werden, lässt sich eine ununterbrochene Stromversorgung nicht sicher gewährleisten. Für eine hydrostatische Spindel kann das zum Problem werden. Fällt der Strom aus, läuft die Spindel ohne hydraulisches ‚Bett’ schnell trocken und nimmt Schaden. Um dies zu verhindern, haben Siemens-Ingenieure die Steuerungsoption ESR (Erweitertes Stillsetzen und Rückziehen) entwickelt.

Safety Integrated und Schutzfunktion bei Stromausfall

ESR ermöglicht es, bei einem eventuellen Stromausfall die Maschinenfunktionen kontrolliert und schadensfrei zum Stillstand zu bringen. Der Trick dabei: Die benötigte elektrische Energie wird in einem Zwischenkreis durch Zusatz-Stütz-Kondensatoren gepuffert und durch das Rückspeisen der Bremsenergie – durch einen dafür vorgesehenen Antrieb im Generatorbetrieb – zur Verfügung gestellt. So bleibt die eingesetzte Siemens-Steuerung Sinumerik 840D länger funktionsfähig, der Hy­draulikdruck erhalten, und teure Schäden werden verhindert. Einem weiteren Feature, durch das Niles-Simmons eine vom Kunden geforderten Sicherheitsfunktion realisieren kann, liegt ebenso die Zusammenarbeit von Weiss mit dem Mutterkonzern Siemens zugrunde: Im Antriebsmotor kommt ein Drehgeber zum Einsatz, der es ermöglicht, die Schleifspindel in die Applikation 'Safety Integrated' von Siemens einzubinden und die Drehzahl in der Steuerung permanent zu überwachen. Inzwischen sind die vom China-Kunden bestellten elf XL-Schleifmaschinen ausgeliefert und installiert. Probleme gab es bislang keine, wie Ulrich Wunsch erfreut bestätigt: „Die Maschinen laufen reibungslos und ohne Fehler. Entsprechend zufrieden sind wir auch mit der Qualität und Zuverlässigkeit der hydrostatisch gelagerten Spindeln.“

Sollte in Zukunft ein Service notwendig werden, so ist Niles-Simmons dafür weltweit gut gerüstet. Gleiches gilt für den Spindellieferanten Weiss, der mit seinem Mutterkonzern ein weltweites Servicenetzwerk pflegt. So aufgestellt, kann Weiss seinen Partnern und Kunden auf den vier wichtigsten Kontinenten einen kompetenten Servicepartner ’vor Ort’ anbieten. W

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