Industrielle Bearbeitung: Warum Hochdrehmoment-Drehteile für anspruchsvolle Aufgaben entscheidend sind

Das Drehmomentdilemma in der modernen industriellen Fertigung

Industrielle Hersteller stoßen oft auf ein großes Problem, wenn sie versuchen, wirklich große Komponenten zu bearbeiten. Sehen Sie, normale Drehbanken können die Aufgabe beim Tiefgang-Schneiden einfach nicht gut genug bewältigen. Sie haben nicht genügend Drehmoment, das wie die Drehkraft ist, die benötigt wird, um das Schneidwerkzeug zu drehen. Wegen dieses Mangels an Drehmoment hören die Drehbanken oft mitten im Prozess auf zu funktionieren. Wenn dies passiert, bleiben den Betreibern einige weniger gute Optionen. Sie können entweder die Vorschubrate verringern, was die Geschwindigkeit beschreibt, mit der das Material durch das Schneidwerkzeug bewegt wird. Aber wenn sie das zu sehr tun, kann es unsicher werden. Oder sie können bei normaler Geschwindigkeit weitermachen, aber dann werden die Schneidwerkzeuge viel schneller abgenutzt. Beide Situationen sind schlechte Nachrichten. Sie führen dazu, dass mehr Kosten entstehen, weil Werkzeuge ersetzt werden müssen oder weil die Produktionsgeschwindigkeit langsamer wird. Und sie erschweren es auch, die exakten Abmessungen für die hergestellten Teile richtig zu treffen. Bei schweren Schnittoperationen geht es nicht nur darum, mehr Leistung zu haben. Was wirklich benötigt wird, ist ein intelligentes System, das das richtige Maß an Drehmoment liefern kann, unabhängig davon, wie stark sich die Last während des Prozesses ändert.

Ingenieurtechnische Durchbrüche bei Drehmomentsystemen

Da wir das Problem des großen Drehmoments in der industriellen Bearbeitung gesehen haben, schauen wir uns an, wie moderne Technologie es löst. Fortgeschrittene Drehzentren verwenden nun Direktantriebs-Konfigurationen für die Spindel. Diese sind wirklich leistungsfähig. Sie können ein kontinuierliches Drehmoment von über 2.176 Nm erzeugen, was um ein beeindruckendes 68 % besser ist als die älteren Systeme. Diese Maschinen sind außerdem so konzipiert, dass sie bei Wärme sehr stabil bleiben. Selbst wenn sie 14 Stunden lang ununterbrochen schwere Fräsarbeiten ausführen, bleibt ihr Drehmoment innerhalb von nur ±1,5 % konsistent. Die echte Innovation liegt jedoch darin, wie diese Kraft mit intelligenten Steuerungsalgorithmen kombiniert wird. Diese Algorithmen können sich automatisch an Änderungen der Last anpassen. Zum Beispiel, wenn das bearbeitete Material Teile hat, die härter oder weicher sind als andere, oder wenn die Form sehr komplex ist, stellen die Algorithmen sicher, dass die Chipsbildung – also die Art und Weise, wie das Material während der Bearbeitung entfernt wird – während des gesamten Bearbeitungsprozesses immer optimal ist.

Starrheit neu definiert für Präzision unter extremen Belastungen

Wir wissen, dass ein hoher Drehmoment wichtig ist, aber das ist nicht alles, was präzises Fräsen ausmacht. Auch die Struktur der Maschine spielt eine große Rolle. Moderne Schwerdrehzentren haben eine wirklich stabile Basis. Sie werden mit monoblockartigen Basisgussteilen hergestellt, die verstärkte Rippenmuster aufweisen. Dadurch sind sie äußerst gut in der Dämpfung von Vibrationen. Tatsächlich können sie Dämpfungskoeffizienten von unter 2,5µm/N erreichen. Aufgrund dieser robusten Struktur kann die Maschine die Position des Schnittwerkzeugs selbst bei Einsatz maximaler Schneidkräfte auf ±0,008 mm genau halten. Wenn man diese Hochdrehmoment-Spindeln mit den ultrastabilen Rahmen kombiniert, können Hersteller bis zu 94 % der theoretischen Tieftschneiderfassung ihrer Werkzeuge nutzen. Das ist ein erheblicher Fortschritt im Vergleich zu den alten, konventionellen Systemen, bei denen sie nur 60 bis 70 % dieser Kapazität nutzen konnten.

Praxiswirksamer Einfluss auf die Fertigung schwerer Teile

Nun sehen wir uns an, wie all diese Verbesserungen in Bezug auf Drehmoment und Steifigkeit tatsächlich einen Unterschied im realen Fertigungsprozess machen. Im Energiesektor können bei der Bearbeitung von 4 - Tonnen Ventilkörpern hochdynamische Drehzentren Metall um 79 % schneller entfernen als Standard - CNC - Tornen. Für Luftfahrt-Hersteller, die Turbinenschäfte aus hochnickeligen Legierungen bearbeiten, ist die Kombination aus mehr Drehmoment und besserer Steifigkeit erstaunlich. Sie reduziert Werkzeugablenkungsfehler um 82 %. Das bedeutet, dass sie wirklich komplexe Geometrien in einer einzigen Einrichtung fertigen können, während sie zuvor drei getrennte Operationen benötigten. All diese Leistungsverbesserungen addieren sich. Sie führen zu einer Reduktion der Anzahl der Bearbeitungsstunden pro großem Werkstück um 34 %. Und nicht nur das, die Oberflächenqualität wird viel besser, mit einer Rauheit (Ra) von ≤ 0,8 µm, die erreichbar ist, und sie können die geometrischen Toleranzenanforderungen leichter erfüllen.

Zukunftssicherung der Fertigungsprozesse

Schließlich, wenn Industrien auf der ganzen Welt beginnen, größere und komplexere Komponenten herzustellen, wie Windkraftantriebsstränge oder Schiffsantriebsschäfte, wird die Verwendung von Drehmoment-reicher Drehtechnologie immer wichtiger. Fabriken, die diese fortschrittlichen Systeme einsetzen, stellen fest, dass sie ihre Investition um 41 % schneller amortisieren können als bei einem Kauf konventioneller Werkzeugmaschinen. Dies liegt daran, dass sie weniger für Werkzeuge ausgeben und in derselben Zeit mehr produzieren können. Außerdem sind diese Systeme sehr flexibel. Sie können mit verschiedenen Materialien arbeiten, von gediegenem Werkzeugstahl (45 HRC) bis hin zu hochsilizientigen Aluminen, ohne große Anpassungen zu benötigen. Dadurch können Hersteller sicherer sein, wenn sie bei großen, gewinnträchtigen Projekten in verschiedenen Industriebranchen bieten.