Hohe Drehzahlen sowie große Fliehkräfte und Zerspanvolumina stellen bei Hochleistungsprozessen besondere Anforderungen an Werkzeugaufnahmen. Rotationssymmetrie und Wuchtgüte entscheiden über die Qualität der Bearbeitung. Ein Allround-Talent, das sich für alle Aufgaben eignet, gibt es jedoch nicht.
Hochleistungsprozesse wie High Speed Cutting (HSC) oder High Productive Manufacturing (HPM) stellen nicht nur an Maschine und Zerspanungswerkzeug hohe Anforderungen. Als Bindeglied zwischen beiden kommt gerade den Werkzeughaltesystemen grundlegende Bedeutung zu. Sie müssen die Tools auch bei hohen Drehzahlen sicher im Griff haben. Selbst große Fliehkräfte dürfen ihre Funktion und die Spannkraft nicht beeinträchtigen. Rotationssymmetrie und Wuchtqualität des Spannsystems entscheiden darüber, ob die Werkzeugschneide stabil rotiert oder ob Vibrationen und Schwingungen Oberflächengüte und Maßhaltigkeit des Werkstücks negativ beeinflussen. Um das Potenzial von Hochleistungsverfahren auszuschöpfen, ist es deshalb wichtig, das Komplettsystem aus Spindel, Werkzeug und Werkzeughalter zu optimieren.
Qualitativ hochwertige, auf die jeweilige Anwendung abgestimmte Werkzeugaufnahmen vermindern
– Rundlauffehler des Werkzeugs,
– Spannfehler durch Toleranzen in der Aufnahme,
– drehzahlabhängige Effekte wie Schwingungen des Systems infolge von Unwuchtkräften oder
– drehzahlbedingte Spannkraftverluste.
„Allein eine Verbesserung des Werkzeug-Rundlaufs eröffnet beim HSC-Fräsen ein großes Potenzial, die Fertigungsgenauigkeit zu steigern“, sagt Joachim M. Müller. Dadurch fallen Ausschuss- und Nachbearbeitungsrate geringer aus und der Prozess läuft effizienter und wirtschaftlicher, weiß der Produktverantwortliche für den Bereich Werkzeughaltesysteme bei der Schunk GmbH & Co. KG in Lauffen.
Das ideale Spannsystem für alle Hochleistungsaufgaben gibt es jedoch leider nicht. Hohe Beschleunigungs- und Verzögerungswerte der leistungsfähigen und dynamischen Antriebe erfordern leichte und kompakte Spannsysteme. Andererseits bedingen hohe Zerspanungsraten steife Werkzeugaufnahmen mit guten Dämpfungseigenschaften. Insofern muss die Auswahl der richtigen Werkzeugaufnahme immer mit Blick auf die Bearbeitungsaufgabe erfolgen.
Am besten geeignet für die HSC-Technik sind laut Müller Schrumpffutter. Mit dem Kraftschrumpfsystem Tribos und dem Warmschrumpfen haben die Lauffener hier zwei unterschiedliche Verfahren im Portfolio, die beide Rundlauf- und Wechselwiederholgenauigkeiten im Bereich unter 0,003 mm bieten sollen.
Schrumpffutter bieten hohe Rundlaufgenauigkeit
Beim Kraftschrumpfsystem Tribos kann der Anwender zwischen zwei Ausführungen wählen. Die leichte und schlanke Variante Tribos S ist gedacht für hohe Drehzahlen und Operationen, die besonders schlanke Störkonturen erfordern. Bei der verstärkten Version Tribos R hatten die Entwickler vor allem eine hohe Radialsteifigkeit und eine gute Vibrationsdämpfung im Blick. Einen weiteren Vorteil dieser Technik sieht Müller im schnellen Werkzeugwechsel, der innerhalb von 20 s durchzuführen sei. Das Warmschrumpfen eignet sich besonders dann, wenn große Drehmomente zu übertragen sind.
Die Kenntnis der statischen und dynamischen Futtereigenschaften ist eine wesentliche Voraussetzung, um das richtige System für einen bestimmten Einsatzzweck auszuwählen und effektive Bearbeitungsparameter festzulegen. Über Möglichkeiten und Grenzen der genannten und weiterer Spannsysteme informieren neben den Lauffenern auch andere Anbieter wie Bilz in Ostfildern, Haimer in Igenhausen, Kelch in Schorndorf oder WTE in Dietmannsried. Sie stellen Auswahlhilfen zur Verfügung oder ermöglichen – wie Schunk – Vergleichstests auf der Maschine des Kunden. hw
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