Torquemotoren: Bearbeitungsgenauigkeit im Submikrometer-Bereich

Optimierte Motorenbaureihe für Werkzeugmaschinen
Mit der Optimierung der IDAM-Torquemotoren-Baureihe SRV eliminiert Schaeffler übliche Störkräfte und -momente des Motors. (PresseBox) (Schweinfurt/Suhl, ) Mit einer innovativen Optimierung der IDAM-Torquemotoren-Baureihe SRV eliminiert Schaeffler Störkräfte und -momente des Motors, die bei üblicher Bauweise in Rundachsen und Rundtischen Verkippungen der Achse bzw. der Aufspannfläche im Mikrometer-Bereich verursachen. Diese Verkippungen beeinträchtigen die Oberflächenqualität bei Präzisionsbearbeitungen und führen zu zusätzlichen Kosten durch die erforderliche Nacharbeit.

Bei der Zerspanung mit sehr steifen und direktangetriebenen Rundachsen in ultrapräzisen Fräs-, Schleif- und Verzahnungsmaschinen kann an Werkstücken das Phänomen kurzwelliger Oberflächenfehler auftreten. Sie sind oft an optischen Effekten auf den Oberflächen, wie z. B. an regelmäßigen Streifen oder Schatten oder an Schleifsternen auf Stirnseiten, erkennbar. Diese Genauigkeitsabweichungen von kleiner einem Mikrometer bis zu wenigen Mikrometern führen zu Qualitätsproblemen an hochpräzisen Werkstücken im Formenbau, der Linsenendbearbeitung oder bei Verzahnungsteilen höchster Güte. Ursache für die Abweichungen sind pulsierende Axial- und Radialkräfte aus den Magnetfeldern des Torque-Antriebes, die sich über einen Hebelarm als Störkräfte und -momente an der Lagerung auswirken. Diese für das Lager relativ kleinen Lasten verursachen Achsverlagerungen und Verkippungen im Submikrometerbereich, die sich in der Werkstückoberfläche abbilden können. Insbesondere bei Schleifsternen ist die Fehlerperiode meist auf die Polzahl zurückzuführen. Das Phänomen ist keineswegs neu, jedoch sind die Oberflächenqualitäten heute so hoch, dass diese Phänomene an den Bearbeitungsspuren sichtbar werden können. Zudem sind die Anforderungen an Formtoleranzen und Oberflächenqualitäten in einigen Branchen so stark gestiegen, dass der Aufwand für eine Nacharbeit nicht mehr toleriert wird und der Markt nach einer Lösung verlangt.

Die Ingenieure der INA – Drives & Mechatronics AG & Co. KG (IDAM), Direktantriebsspezialistin innerhalb der Schaeffler Gruppe, entwickelten als Lösung eine „doppelte“ Motorstruktur, bei der sich die auftretenden Störkräfte und -momente im Motor intern ausgleichen und so die genannten Oberflächenfehler in der Ultrapräzisionsfertigung wirksam vermieden werden können.

Die auf diesem Prinzip basierenden, innovativen SRV-Torquemotoren sind trotz des komplexeren Aufbaus mit den marktüblichen Torquemotoren austauschbar. Für die neue Baureihe sind Luftspaltdurchmesser von 89 bis über 460 mm und Magnethöhen von 25 bis 200 mm vorgesehen. Die Serie ist mit der Baugröße 89 mm Luftspaltdurchmesser bereits gestartet.

Durch den Einsatz der neuen SRV-Torquemotoren erfolgt kein messbarer Eintrag von pulsenden motorbedingten Axial- und Radialkräften in die Maschinenstruktur. Beste Oberflächen ohne optische Fehler und mit extremer Form- und Maßhaltigkeit sind nunmehr realisierbar. Gleichzeitig bieten die neuen Motoren sehr hohe Drehzahlen von bis zu 14.000 min-1.

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