Schneller, feiner, tiefer

Drehdurchführungen erfüllen die Anforderungen immer kleiner werdender Werkstücke

Während das „Schneller“ leicht verständlich ist, da bekanntermaßen die Umdrehungsgeschwindigkeiten bei Werkzeugmaschinen über die letzten Jahrzehnte kontinuierlich gestiegen sind, braucht der Aspekt „feiner, tiefer“ einen genaueren Blick. Denn dabei geht es darum, immer feinere Werkzeuge mit Innenkühlung einzusetzen und diese zudem tiefer ins Werkstück führen zu können. Das wurde nötig, weil viele End-Produkte eine starke Miniaturisierung erfahren haben oder kompaktere Bauformen bekommen. Was bedeutet das für Drehdurchführungen?

Wie aus den Informationen eines Anbieters zu entnehmen ist, gibt es inzwischen Bohrer mit 0,5 bis 3,0mm Durchmesser und Innenkühlung, die Eintauchtiefen ins Werkstück vom 6-fachen ihres Durchmessers aufweisen – eine weitere Serie von 0,7 bis 3mm mit dem 10-fachen an Eintauchtiefe – Werte, die vor einigen Jahren noch als unmöglich galten. Dem Kühlmittel, oder besser Kühlschmiersto (KSS), kommen dabei zusätzliche Aufgaben über das Kühlen und Schmieren an der Schneidkante zu: Erstens stabilisiert der hohe KSS-Druck von 120 bis 140 bar den feinen Bohrer, zweitens dient das KSS stringent zur Spanabfuhr – und in dieser Eintauchtiefe ist das kein Kann, sondern schlicht ein Muss. Denn ein nicht abgeführter Span würde bei der Feinheit des Werkzeuges fast sofort zu dessen Bruch führen.

Schlüsselkomponente Drehdurchführung

Bei diesen Anforderungen kann man sich unschwer vorstellen, dass es auf die Komponente an der Schnittstelle von schnell-rotierender Spindel zu den KSS Versorgungsleitungen extrem ankommt: die Drehdurchführung! Und so, wie die Aufgabenstellung ans KSS erweitert wurde, darf das auch für die Drehdurchführung angenommen werden.

Markenhersteller von Drehdurchführungen wie Deublin sind durch die kontinuierliche und enge Zusammenarbeit mit den Herstellern von Werkzeugen und Werkzeugmaschinen (WZM) für diese Aufgabe gerüstet und bieten ein komplettes Portfolio an Drehdurchführungen an, die zu den Aufgabenstellungen und Anforderungen passen. Dabei richtet sich der Blick bei den Drehdurchführungen auf Laufruhe, Standzeit und sicheres Führen von KSS und (optional) anderen Medien.

Dichtungstechnologien

Deublin liefert insgesamt fünf verschiedene Dichtungstechnologien, um die beste Lösung für jede Werkzeugmaschinenanwendung bereitzustellen, basierend auf dem Prinzip der entlasteten Gleitringdichtung. Vom Grundgedanken her läuft bei diesem Konstruktionsprinzip die Dichtungspaarung zwischen Rotor und Stator ausbalanciert aufeinander, der Mediendruck spielt für die Funktion (fast) keine Rolle.

Wenn man von dem Fall ausgeht, dass KSS gefahren wird, um die Aufgaben Kühlung/ Schmierung, Stabilisierung des Werkzeuges und Spanabfuhr zu realisieren, steht die „Closed Seal“ Technologie im Primärfokus: diese Gleitringe liegen mit oder ohne Kühlmitteldruck geschlossen aneinander. Sämtliche Drehdurchführungen dieses Prinzips arbeiten mit einem dünnen Medienfilm zwischen den Gleitringflächen. Drehdurchführungen mit geschlossenen Gleitring ächen werden generell weniger durch stark verunreinigtes Kühlmittel belastet als andere Baureihen.

Wenn neben den Bearbeitungsvorgängen mit KSS auch solche ohne vorkommen, sprich Trockenbearbeitung ohne andere Medien, dann ist die „Pop- O “-Technologie die richtige: die Gleitringe dieser Dichtungen liegen unter Druck geschlossen aneinander. Im drucklosen Zustand lösen sich die Gleitringe voneinander und zeigen einen geringen Spalt. Dies eliminiert Reibung und Abnutzung der Dichtung. Dadurch sind die Drehdurchführungen auch bei hohen Geschwindigkeiten unbegrenzt trockenlauffähig.

Und für den Fall, dass weitere Medien wie trockene Druckluft, MMS/Ölnebel im Wechsel geführt werden sollen – und außerdem das ganze automatisiert, dann benötigt der Anwender noch die folgenden drei Technologien:

Controlled Leakage: Als Gegenstück zu den geschlossenen Dichtflächen haben Dichtungen mit kontrollierter Leckage beständig einen wohldefinierten kleinen Spalt zwischen den Dichtflächen, auch wenn sie mit Druck beaufschlagt werden. Aus diesem Grund sind Drehdurchführungen mit kontrollierter Leckage prädestiniert für Hochgeschwindigkeitsanwendungen mit trockener Druckluft. Drehdurchführungen mit kontrollierter Leckage eignen sich generell nicht für den Einsatz mit Kühlflüssigkeit.

AutoSense – selbst einstellend: Diese Technologie kombiniert die besten Eigenschaften der Pop-Off-Serien mit den Baureihen der kontrollierten Leckage. Wie bei der Pop-Off schließen sich die AutoSense-Dichtungen sobald Kühlmitteldruck anliegt, lösen sich ohne Druck wieder vonein-ander (sie springen „pop“ auseinander) und erlauben somit unbegrenzten Trockenlauf. Analog zur kontrollierten Leckage bildet sich bei Auto- Sense ein Mikro-Spalt zwischen den Dichtflächen bei Druckluft. AutoSense-Drehdurchführungen können daher wasserbasierende Kühlschmiermittel, MMS und Druckluft führen, indem sie die Mediensorte erfassen und automatisch die richtige Dichtungsstellung ausführen.

All-Media: Diese Technologie erlaubt die umfassende Kontrolle über Öffnen und Schließen der Dichtflächen. Durch die Art und Weise, wie Druck auf die verschiedenen Anschlüsse der Drehdurchführung gegeben wird, kann man bei Bedarf ein Lösen der Dichtflächen veranlassen, z.B. um Druckluft zu führen, oder ein Schließen, sobald z.B. Kühlschmiermittel, Schneidöl oder Ölnebel geführt werden. Diese Variante stellt die umfassende Lösung für alle zur Zeit existierenden Medien dar.

Lager oder lagerlose Ausführung

Drehdurchführungen mit eigener Lagerung sind, weil aus einem Element bestehend, leicht zu installieren und zu wechseln. Sie haben generell zwei verschiedene Anbindungsarten, wobei die rotorgetragene Baureihe mittels Gewinderotor mit der Spindel verbunden wird, während die gehäusegetragene Baureihe genau in ihre Aufnahme am Ende der Spindel oder Löseeinheit passt. Vorteil dieser Bauarten ist, dass der Anwender die Standardschnittstelle hat, die den Wechsel der Einführung relativ einfach gestaltet, solange das Spindelende leicht zugänglich ist, was nicht oft der Fall ist. Drehdurchführungen dieser Bauart benötigen immer einen größeren Bauraum, insbesondere in axialer Richtung. Sie führen jeglichen KSS-Überschuss über das eigene Gehäuse und den Leckageanschluss ab.

Lagerlose Drehdurchführungen bieten dem Werkzeugmaschinenkonstrukteur andere Vorteile. Als erstes reduziert der Verzicht auf eigene Lagerung die Kosten und erhöht die zulässige maximale Drehzahl. Alleine die Spindellagerung begrenzt die maximale Drehzahl. Zum Zweiten kann der kleine Rotor der Drehdurchführung nicht Quelle von Vibrationen sein, weil dieser direkt mit der Spindel verbunden ist. Drittens können lagerlose Drehdurchführungen sehr klein sein, was für Anwendungen mit Mehrachsbearbeitungen in kompakten Spindeln und eng stehenden Mehrfachbohrköpfen ideal ist.

Lösungs-Anbieter wie Deublin stellen dem Maschinenhersteller aber nicht nur die reine Komponente zu Verfügung, sondern unterstützen ebenso mit Know-how, speziell was bestimmte Rahmenbedingungen bei Einbau und Betrieb von Drehdurchführungen angeht. Ziel ist es, dem Maschinenbauer und letztlich dessen Kunden höchste Standzeit als Kennzeichen höchster Güte zu bieten.