FISCHER PRECISE Group

Wellenkühlung

Wellenkühlung

Zur Erreichung des vollen Leistungsvermögens von High-End-Motorspindeln ist insbesondere die optimale Abstimmung der Kühlung auf den Anwendungsfall wichtig. Dies gilt speziell für die Anwendungen im Werkzeug- und Formenbau. Hier beeinflusst die Kühlstrategie die Genauigkeit des Systems. Ziel ist es, ein möglichst tiefes Temperaturniveau und eine möglichst große Temperaturkonstante unter Drehzahl zu erreichen. Auf diese Weise wird die thermische Längenausdehnung der Spindel möglichst konstant gehalten. 

FISCHER ist daher motiviert, die Kühlung ihrer Spindeln zu verbessern. So werden bei FISCHER standardmäßig neben dem Stator auch die Außenringe der vorderen und auch hinteren Lager gekühlt. Zusätzlich besteht die Option der Wellenkühlung, die mehr und mehr ein Standard bei den High-End-Spindeln der FISCHER AG wird. So befinden sich bereits mehr als 500 Systeme mit Wellenkühlung im Einsatz. Der Einsatz einer Wellenkühlung ist die optimale Kühlstrategie für Werkzeugmaschinenspindeln.

Ohne Wellenkühlung
Ohne Wellenkühlung

Das FISCHER-Wellenkühlsystem ermöglicht die direkte Kühlung der kompletten Spindelwelle und somit des Rotors sowie der Lager-Innenringe. Die Kühlung wird über mehrere Kanäle in der Spindelwelle realisiert, durch die das Kühlmedium (wahlweise Wasser oder Öl) geleitet wird.  Kernstück der Innovation ist eine Drei-Kanal-Drehdurchführung, die es ermöglicht, das Kühlmedium in die sich drehende Welle sowie auch aus dieser hinaus zu leiten. Der dritte Kanal der Drehdurchführung steht für eine Werkzeug-Innenkühlung zur Verfügung.

Durch die direkte Kühlung der Wärmequellen auf einer Spindelwelle, dem Rotor und den Lager-Innenringen, wird der Wärmehaushalt einer Spindel positiv beeinflusst. In Versuchen konnte nachgewiesen werden, dass durch die Verwendung einer Wellenkühlung bis zu 1 kW mehr Verlustleistung aus dem Spindelsystem abgeführt werden können. Durch den Einsatz des Wellenkühlsystems konnte eine Temperaturreduktion an der Werkzeugschnittstelle von 25 K erzielt werden. Das Werkzeug erwärmt sich mit einer FISCHER-Spindel mit Wellenkühlung nahezu nicht.

Mit Wellenkühlung
Mit Wellenkühlung

Die gezeigte positive Veränderung der Temperaturverteilung hat Einflüsse auf die TCP-Wiederholgenauigkeit und das Warmlaufverhalten. Aufgrund des geringeren Temperaturniveaus der Spindel wird die Temperaturstabilität des Systems deutlich erhöht, d.h. die Drehzahlabhängigkeit des Temperaturverhaltens nahezu eliminiert. Dies hat positive Auswirkungen auf die TCP-Wiederholgenauigkeit.