ASD-H25 / ASD-Cx AIR BEARING MOTOR SPINDLES

Transkript

1 ASD-H25 / ASD-Cx AIR BEARING MOTOR SPINDLES YOU R ROBUST ISION STEP TO ULTRAPREC

2 «The way to get rid of temptation is to yield to it.» Oscar Wilde Passionate Precision Made in Germany Levicron Levicron Development, production and sales of contact free motion systems are Levicron s core business. At Levicron bespoke analytical and proven methods and simulation tools for structural analysis and fluid dynamics complement sound practical experiences in the field of spindle development and production. Die Levicron GmbH entwickelt, produziert und vertreibt berührungslos gelagerte Systeme. Neben jahrzehntelanger praktischer Erfahrung im Spindelbau wird die Produktentwicklung unterstützt durch praktisch verifizierte Berechnungsmethoden sowie Simulationswerkzeuge in den Bereichen Strukturanalyse und Strömungsdynamik. Along with standard CNC machining like turning and milling our spindle production uses CNC cylindrical grinding and CNC diamond machining to achieve tight tolerances like those required for aerostatic bearing manufacture. Zu den internen Fertigungsverfahren zählen unter anderem CNC-Drehen, -Fräsen, -Innenrundschleifen, -Außenrundschleifen und CNC-Drehen mittels Naturdiamant. Product development using computational fluid dynamics (CFD) Produktentwicklung und -optimierung mittels Strömungssimulation (CFD) Product development using coupled Finite Elemente Analysis (FEA) Produktentwicklung und -optimierung mittels gekoppelter FEM-Simulationen Production / Produktion Product development using bespoke analytical methods Produktentwicklung und optimierung mittels selbstentwickelter analytischer Berechnungsmethoden 2 3

3 Why air bearings for milling spindles & wheel heads? Warum Luftlagerungen in Werkzeugspindeln? As hard it is to believe for even most engineers the radial stiffness of our milling spindles and wheel heads is indeedcomparable with the radial stiffness of actual roller bearing spindles, the axial stiffness is even higher. Small bearing gaps in combination with huge bearing areas compared to the tiny Hertzian contact in roller bearings lead to comparable bearing performance. Besides the only a few microns wide bearing gap allows very high shear velocities and due to its overaging effect a remarkably precide rotation. Die radialen Steifigkeiten unserer Werkzeugspindeln sind mit denen von handelsüblichen gleichzusetzen, die axialen gar höher. Diese Vorstellung fällt selbst modernen Ingenieuren schwer, im Vergleich zum winzigen Hertz schen Kontakt von Wälzlagerungen jedoch sind die projizierten Flächen von Gaslagerungen groß und erzeugen in Verbindung mit engen Lagerspalten vergleichbare Steifigkeitswerte. Hierneben erlaubt der nur wenige Mikrometer dicke Lagerspalt sehr hohe Schergeschwindigkeit/Drehzahlen sowie eine außergewöhnlich exakt geführte Rotation aufgrund seines Ausgleicheffektes. Direct technical benefits: Direkte technische Vorteile: Higher speeds: rpm with HSK25 interface is feasible Smaller synchronous and asynchronous error motion: Dynamic run-out values of less than 0.4 μm in shaft taper, asynchronous error motion of less than 30 nm over the whole speed range Thermal stability: warm up time < 5 min., axial shaft growth < 5 μm, X/Y stability < 1 μm Wear free and stable continuous operation even at high speed Modular cartridge system Oil- and grease free operation Höhere Drehzahlen: U/min mit HSK25-Schnittstelle sind möglich Kleinere Synchron- und Asynchronfehler: dynamischer Rundlauffehler im Werkzeugkegel < 0.4 μm und Asynchronfehler < 30 nm über den Drehzahlbereich Thermische Stabilität: Aufwärmdauer < 5 min., axiales Wellenwachstum < 5 μm, X/Y-Stabilität < 1 μm Verschleißfreier, stabiler Dauerbetrieb selbst bei Höchstdrehzahl Modularer Kartuschenaufbau Fett- und ölfreier Betrieb Key benefits for the customer: Direkte Kundenvorteile: Higher productivity and reduced tool wear for small tools Remarkably better surface finishes in every material; suitable for ultraprecision machining Safe stationary operation at all speeds with no time limit Excellent value for money when revision should be required, possibly even without disassembling Due to oil- and grease free operation suitable for applications within the medical technology and food industry Höhere Produktivität und geringerer Werkzeugverschleiß bei kleinen Werkzeugen Deutlich bessere Oberflächengüten in allen Werkstoffen; für ultrapräzise Bearbeitung geeignet Sicherer stationärer Dauerbetrieb und thermische Stabilität bei allen Drehzahlen Kostengünstige Lagerrevision auch durch den Kunden, teilweise im eingebauten Zustand Eignung für Medizin- und Lebensmitteltechnik durch schmierstofffreien Betrieb. ASD-H25 / ASD-Cx ASD-H25 / ASD-Cx For the first time ever our ASD-H25 type (with pneumatically operated HSK25 interface) and ASD-Cx type (with pneumatically operated collet system) unite our patented high performance bearing system with the functionality of a state of the art milling spindle or work head. According to their properties character both are being widely and successfully used for industrial production. Unsere Modelle ASD-H25 (mit pneumatisch betätigter HSK25-Schnittstelle) und ASD-Cx (mit pneumatisch betätigtem Direktschaftspannsystem) vereinen erstmals weltweit das von uns patentierte aerostatische Hochleistungslagersystem mit den Funktionen einer modernen industriellen Werkzeugspindel und werden breitflächig und erfolgreich mit den beschriebenen Eigenschaften eingesetzt. ASD-H25 ASD-H25 The used spring-less locking unit and the non-rotating draw bar guarantee excellent rotor dynamics and no broken disc springs ever can cause a machine break down anymore. The spindle taper itself is in-situ ground and thus guarantees a repeatable radial tool clamping accuracy of < 0.2 μm. Apart from this a high-resolution rotary encoder, efficient liquid cooling, tool clamping status monitoring and lubricant feedthrough fulfill the state of the art of an industrial motor spindles. Die federlose Verriegelungseinheit und eine nicht mitrotierende Zug-/ Druckstange ergeben beste Rotordynamik und lassen gebrochene Tellerfedern der Vergangenheit angehören. Der in-situ geschliffene Schnittstellenkonus erlaubt Wiederholaufspanngenauigkeiten der Werkzeugaufnahme von < 0.2 μm. Ein hochauflösendes Drehgebersystem, eine hocheffiziente Flüssigkeitskühlung, eine sichere Spannzustandsüberwachung und spindelinterne Kühlschmiermittelführung erfüllen den Standard von führenden Werkzeugspindeln. ASD-Cx ASD-Cx With its remarkably compact pneumatically operated direct tool shank clamping system our ASD-Cx is capable of operating to speeds of up to rpm and offers run-outs at tool of less than 0.5 μm as well as exceptional dynamics. A high-resolution rotary encoder, efficient liquid cooling and lubricant feedthrough also with this model is supplied as standard and mean a step change for ultra precision milling spindles and work heads. Ein sehr kompaktes, intern entwickeltes Direktschaftspannsystem für verschiedenste Schaftdurchmesser erlaubt Drehzahlen bis U/min und garantierte Rundläufe am Werkzeug von < 0.5 μm. Ein hochauflösendes Drehgebersystem, eine hocheffiziente Flüssigkeitskühlung und spindelinterne Kühlschmiermittelführung sind auch hier Standard, jedoch Neuerungen für ultrapräzise Fräs- und Schleifspindeln. Applications / Anwendungen 4 5

4

5 radial connectors option axial connectors option ASD-Cx ASD-H25 **) At a glance ASD080/100-Cx ASD060/080/090-H25 Permanent magnet 200V max., Air gap windings, 0.35 Nm s1 100% *) Synchronous 400V max., Air gap windings, 035. Nm s1 100% 400V max., 0.6 Nm s1 100% Commutation and positioning Fully encoder controlled, resolution (12 Bit interp.) Sensorless controlled, no positioning, encoder monitoring Fully controlled, no positioning Max. nom speed rqm *) rqm rqm *) *) rqm In development Tool clamping system Spring-less HSK-E25, no rotating draw bar Bespoke collet system for 1/4 tool shank *) Bespoke collet system for 6 mm tool shank Bespoke collet system for 4 mm tool shank *) Bespoke collet system for 1/8 tool shank Bespoke collet system for 3 mm tool shank *) Tool changing system Pneumatically actuated Tool clamping status monitoring Taper cleaning air Bearing system Quick change bearing catridge Thin film liquid cooling Feedthrough Lubricant nozzles at spindle front 2x 2x Connectors and fittings Radially oriented Axially oriented **) *) no standard, on request **) for limited mounting space Auf einen Blick ASD080/100-Cx ASD060/080/090-H25, permanentmagnetsynchron 200V max., Luftspaltwicklung, 0.35 Nm S1 100% *) 400V max., Luftspaltwicklung, 0.35 Nm S1 100% 400V max., genutet, 0.6 Nm S1 100% Kommutierung und Positionierung voll gebergeregelt, Positionierung (12 bit interpo.) geregelt, keine Positionierung, Geberauswertung voll geregelt, keine Positionierung Nenndrehzahl Upm *) Upm Upm *) *) Upm in Entwicklung Werkzeugspannsystem HSK-E25, feder- und zugstangenlos Präzisionsspannzange für Werkzeugschaft 1/4" *) Präzisionsspannzange für Werkzeugschaft 6 mm Präzisionsspannzange für Werkzeugschaft 4 mm *) Präzisionsspannzange für Werkzeugschaft 1/8" Präzisionsspannzange für Werkzeugschaft 3mm *) Werkzeugwechselsystem pneumatischer Wechselmechanismus Spannzustandsüberwachung Kegelreinigungsluft Lagersystem Schnellwechselkartusche Dünnfilm-Flüssigkeitskühlung Spindelinterne Kühlschmiermittelleitung Kühlschmiermitteldüsen an Spindelfront 2x 2x Anschlüsse radial abgehend axial abgehend **) *) kein Standard, auf Anfrage **) für schmale Spindeldurchlässe 8 9

6 ASD-Cx / ASD-H25 Operating parameters Tool Clamping Vector Position control (optional drive operation) Bearing system Measues and weights Speed range U/min 0 (with encoder) ASD080Cx ASD100Cx ASD060H25 ASD080H25 0 (with encoder) (w.enco.) (m.enco.) Permanent motor torque, s1 100 % N m 0,35 1,2) / 0,55 3) 0,352) 0,35 1,2) / 0,553) 0,35 1,2) / 0,553) Max. Shaft power, s1 100% kw 2,7 1,2 ) / ) 32) 2,1 1,2) / 3,23) 2,7 1,2) / 4,23) Bearing supply gauge pressure bar Air consumption NL/min Bearing air cleanliness class -/ Coolant type -/- water / oil water water / oil water / oil Coolant supply gauge pressure bar Coolant inlet temperature C 20 +/ / / /- 1 Nom. coolant flow, 3/5 bar l/min 6/10 6/10 6/10 6/10 Tool interface -/- bespoke collet system bespoke collet system HSK-E25 HSK-E25 Tool shank diameter (x) mm 3 mm, 6 mm, 1/8 or 1/4 3 mm, 6 mm, 1/8 or 1/4 -/- -/- Tool change activation -/- pneumatic pneumatic pneumatic pneumatic Tool clamping status monitoring n.a. n.a. yes yes type -/- DC 2-poles, 3 phases commutation -/- rot.encoder or protection DC 2-poles, 3 phases rot.encoder or DC 2-poles, 3 phases rot.enc. or DC 2-poles, 3 phases rot.enc. or Shaft positioning measurement method -/- GMR GMR GMR GMR Shaft positioning angular accuracy (12 bit interpol.) -/- +/ / / / Index -/- yes yes yes yes Encoder Axial Radial Encoder output signal -/- SinCos, 1 VSS SinCos, 1 VSS SinCos, 1 VSS SinCos, 1 VSS Encoder supply voltage V Encoder current draw ma Zero point stiffness N/µm > 40 > 30 > 60 > 40 Load capacity N > 550 > 450 > 550 > 500 Static radial zero point stiffness at spindle nose, warm N/µm > 30 > 25 > 40 > 30 Static radial load capacity at spindle nose, warm N > 290 > 280 > 330 > 290 Body diameter mm 100 h5 100 h5 100 h5 100 h5 Spindle total length mm /393 4) 454/393 4) Spindle weight kg ) : DC permanentmagnet synchronous motor with air gap windings, phase voltage 200V max. 2) : DC permanentmagnet synchronous motor with air gap windings, phase voltage 400V max. 3) : DC permanentmagnet synchronous motor, phase voltage 200V max. 4) With axial connectors option ASD-Cx / ASD-H25 Betriebsparameter Werkzeugspannung Lageregelung (optional ) Lagersystem Maße und Gewichte Drehzahlbereich U/min 0 (mit Drehgeber) ASD080Cx ASD100Cx ASD060H25 ASD080H25 0 (mit Drehgeber) (m. Drehg.) (m. Drehg.) Permananetdrehmoment, S1 100% N m 0,35 1,2) / 0,553) 0,352) 0,35 1,2) / 0,553) 0,35 1,2) / 0,553) max. Wellenleistung, S1 100% kw 2,7 1,2) / 4.23) 32) 2,1 1,2) / 3,23) 2,7 1,2) / 4,23) Manometerdruck Lagerversorgung bar Luftverbrauch NL/min Luftreinheitsklasse für Lagerung -/ Kühlmittel -/- Wasser / Öl Wasser Wasser / Öl Wasser / Öl Manometerdruck Kühlung bar Kühlmittelvorlauftemperatur C 20 +/ / / /- 1 Nomineller Kühlmitteldurchfluß 3/ 5 bar l/min 6/10 6/10 6/10 6/10 Werkzeugschnittstelle -/- Spannzange Spannzange HSK-E25 HSK-E25 Werkzeugwechselmechanismus -/- pneumatisch pneumatisch pneumatisch pneumatisch Spannzustandsüberwachung nein nein ja ja Antriebskommutierung Werkzeugschaftdurchmesser (x) mm 3 mm, 6 mm, 1/8 or 1/4 3 mm, 6 mm, 1/8 or 1/4 -/- -/- -/- DC 2-Pol, 3 Phasen -/- Pos.geber oder DC 2-Pol, 3 Phasen Pos.geber oder schutz DC 2-Pol, 3 Phasen Pos.geber o. DC 2-Pol, 3 Phasen Pos.geber o. Lageregelungsart -/- GMR GMR GMR GMR Lageregelungsauflösung (12 bit) -/- +/ / / / Nullfahne -/- ja ja ja ja Encoder axial radial Encodersignalart -/- SinCos, 1 VSS SinCos, 1 VSS SinCos, 1 VSS SinCos, 1 VSS Encoderversorgungsspannung V Encoder ma Nullpunktsteifigkeit N/µm > 40 > 30 > 60 > 40 Tragfähigkeit N > 550 > 450 > 550 > 500 Nullpunktsteifigkeit an Spindelnase, warm N/µm > 30 > 25 > 40 > 30 Tragfährigkeit an Spindelnase, warm N > 290 > 280 > 330 > 290 Gehäuseklemmdurchmesser mm 100 h5 100 h5 100 h5 100 h5 Spindellänge über Alles mm /393 4) 454/393 4) Spindelgewicht kg ) : DC-Permanentmagnet mit Luftspaltwicklung, Phasenspannung max. 200V 2) : DC-Permanentmagnet mit Luftspaltwicklung, Phasenspannung max. 400V 3) : DC-Permanentmagnet, genutet, Phasenspannung max. 200V 4) mit axialer Anschlußoption 10 11

7 Levicron GmbH FPOC: Dr. R. Dupont Sauerwiesen Kaiserslautern, Germany Tel.: +49 (0) info@levicron.com produced by