뛰어난 성능의 정밀도를 보장하는 강력한 +GF+스핀들

공작기계는 정밀 가공을 위해 강력한 스핀들이 필요하다. 향상된 온도 안정성, 무게 감량, 새로운 드라이브와 같은 새로운 스핀들 시리즈는 최대 정밀도로 성능 향상이 보장된다.

알 브라이텐베르거(Al Breitenberger): Step-Tec AG 개발부

핵심 내용

  • 금형 제작 스핀들 기술을 기반으로 높은 정밀성, 반복 정밀도 그리고 열 안정성을 달성하기 위해 강력한 스핀들 시리즈를 개발하였다.
  • 최적화를 통해 높은 열 안정성, 감량된 스핀들 중량, 최적화된 스핀들 무게, 파워 비율 그리고 절대적인 윤활 시스템 기밀성을 보장한다.
  • 여기에 옵션으로 길이 측정 시스템이 제공된다. 이 센서는 새로운 설치 프로세스로 인해 정밀한 신호 값을 생성할 수 있다.

Step-Tec은 검증된 150mm 스핀들 시리즈를 포괄적으로 개발하였다. 여기에 영향을 준 것은 최신 HVC 140 스핀들 기술이다. 고성능 세그먼트의 36.000 min-1스핀들은 금형 제작 스핀들에 기대하는 정밀도와 반복 정밀도 그리고 열 안정성을 부여한다.

새로운 HVC-150은 Opticool 원리(OCS), 즉 CFD(Fluid Dynamics)를 이용한 냉각 흐름의 최적화된 이점을 제공한다. 금형 인터페이스에 인접한 전면 베어링 쌍의 냉각은 OCS 자체의 통합 냉각 장벽에 의해 고정자 열원과 한 번 더 분리된 별도의 냉각 코일에 의해 보장된다. 이 최적화로 인해 전면 스핀들 재킷 영역에서 극의 최소 온도차가 1K 보다 훨씬 낮아지고, 스핀들 홀더에 미치는 열 영향이 최소화되어 기계 스핀들 축 형상이 변형되지 않는다.

Step-Tec은 기술적으로 가능한 것을 활용할 뿐만 아니라, 스핀들 개발 시에도 최신 시장 트렌드를 추구하여 모든 가능한 분야에서 스핀들을 개선하는 것을 목표로 삼았다. 이에 따라 엔지니어들이 카본 커버 슬리브를 사용하여 전체 길이를 60mm 줄이고 스핀들 무게를 3kg 줄일 수 있었다. 그로 인해 더욱 콤팩트하고 더욱 동적인 스위블 헤드를 제작할 수 있었으며 동역학에 도움이 되어 동시 축 밀링의 생산성이 향상되었다.

최적화된 스핀들 무게, 파워 비율

이 스핀들의 최적화된 스핀들 무게, 파워 비율은 동기식 드라이브를 사용하여 달성하고, 역동성은 이전 모델에 비해 2배 증가하였다. 엔진 출력은 최고 속도 범위에서 일정하게 유지되었다. 생산 애플리케이션에서 동기식 드라이브는 생산성 측면에서 분명한 이점이 된다.

전면과 후면에 각각 두 개의 초고정밀 하이브리드 베어링이 있는 검증된 베어링 시스템 140 시리즈는 HVC 150에서 더욱 큰 베어링을 적용하여도 밀링 공정을 통해 힘이 가해질 때 샤프트 오정렬이 일어나지 않도록 안정화한다. 이는 1 ~ 2µm에 불과한 금형 인터페이스의 런 아웃 값에서도 확인할 수 있으며, 강과 알루미늄 소재의 금형 밀링에 이상적인 조건을 제공한다.

TAS(Twin Air Sealing System)라 하는 새로 설계된 라비린스 씰로 절대적인 기밀성을 얻을 수 있다. 이로써 스핀들 노즈의 누유로 인한 공작물과 가공 영역의 오염은 더 이상 문제가 되지 않는다. 냉각 매체를 공구와 공작물로 이송하기 위해 새로 사용하는 회전 인피드는 수명이 더 길어지고, 필요한 경우 현장에서 최단 시간에 교체할 수 있다.

냉각 매체 공급 단순화

현재 유통되는 모든 냉각 매체는 이 회전 인피드를 통해 스핀들을 통과하여 공구로 공급된다. STEP-Tec은 HPC 버전의 스핀들을 위해 극저온 냉각용 로터리 유니온을 제공한다. 새로운 세대의 HVC150은 길이 측정 시스템 AMS과 함께 주문할 수 있으며, 이 시스템의 신호를 이용하여 공구 홀더의 동적, 열적 변위를 보상할 수 있다. 이 스핀들의 새로운 기능은 이 고정밀 센서의 장착으로 더욱 정밀한 신호값(<1µ m)을 생성할 수 있다. 이는 컨트롤 보정 프로세스에서 금형 제작 애플리케이션을 위한 최고의 가공 정확도 및 반복 정확도로 이어진다.

STEP-Tec은 GF의 스핀들 설계 최적화를 통해 HVC 150 세대에 대해 열적 영향을 줄일 수 있었다.

플랫폼 스핀들의 기본 모델 사용 가능

플랫폼 스핀들의 기본 모델은 33kW, 36.000 min-1, 인터페이스 HSK-E50 버전으로 EMO Hannover 2019의 +GF+ Machining Solutions 부스에서 이미 선보인 바 있다. 또 다른 버전의 HPC 디자인 역시 개발되었다. 정밀 생산을 겨냥한 24.000 min-1의 이 스핀들은 고객 주문에 따라 HSK-A63 인터페이스에서 40 ~ 60Nm 이상의 토크를 제공한다. Step-Tec은 Coolcore 버전을 제공하기 위해 새로운 스핀들 플랫폼도 개발하고 있다. 150 시리즈의 경우에도 마찬가지이며 HVC 150에 HSK-E50의 36000min-1이 추가되었다.

모터 스핀들 HVC 150기술 제원

출력(S6): 33kW

토크(S6): 21Nm

회전수: 36.000min-1

가속도: 1.2s

윤활: DLS 오일-공기

냉각: 글리콜 베이스 냉각 매체

공구: HSK-E50 (HPC버전인 경우 A63)

치수: 150/190 mm × 468mm

무게: 39kg

회전 인피드: 냉각 에멀전 8MPa, 최소량 윤활, 공기 회전

구동 모듈: Siemens, Heidenhain, Fanuc 등

CNC연결: 프로피버스를 통해

인텔리전스 = “디지털 스핀들,

인더스트리-4.0-적합“: 모니터링 및 프로세스 컨트롤과 r-Connect 등 원격 정비를 위한 Intelli-Step 센서 장치 통합

옵션: 측정 트랜스미터가 통합된 AMS길이 측정 시스템

샤프트 냉각 Cool Core (CCS), 샤프트를 통해 CO2냉각가능