Als Schnittstelle zwischen Werkzeug und Spindel haben Spannfutter entscheidenden Einfluss auf die Qualität und Effizienz der Bearbeitung. Wichtig ist, das zur jeweiligen Anwendung passende System einzusetzen.
Der Trend zur Spezialisierung setzt sich fort: Werkzeughalter werden immer gezielter für die unterschiedlichen Bearbeitungsverfahren und -aufgaben ausgelegt. Anders lassen sich die hohen Anforderungen an Qualität und Wirtschaftlichkeit in der Fertigung nicht mehr erfüllen. So erfordert beispielsweise das Zerspanen tiefer Kavitäten, etwa im Formenbau, vorrangig eine sehr schlanke Störkontur. Für derartige Aufgaben eignen sich Systeme wie das Polygonfutter Tribos-S der Lauffener Schunk GmbH & Co. KG. Aufgrund seiner schlanken Bauweise ist die Radialsteifigkeit allerdings deutlich geringer als beim Schwestersystem Tribos-R, das massiver baut, dadurch größere Kräfte überträgt und Schwingungen besser dämpft. Die oft gegensätzlichen Anforderungen schließen aus, dass sich ein Werkzeughalter für alle Aufgaben gleichermaßen eignet.
Auch die zunehmende Miniaturisierung von Bauteilen stellt ganz eigene Anforderungen ans Spannfutter. Kleinste Werkzeuge müssen bei extrem hohen Drehzahlen sicher und zuverlässig gehalten werden. Die Werkzeughalter müssen dabei hohen Fliehkräften standhalten, drehzahl- und schwingungsfest sein und eine hohe dynamische Rundlaufgenauigkeit aufweisen. Besonders wichtig ist auch beim Bearbeiten winziger Werkstücke eine möglichst kleine Störkontur und damit eine kompakte, schlanke Bauweise. Speziell für solche Aufgaben hat Schunk eine Mini-Ausführung des Tribos-S entwickelt. Es eignet sich für Werkzeuge ab einem Spanndurchmesser von 0,3 mm. Diese Mini-Werkzeughalter sind für Drehzahlen bis 85 000 min-1 zugelassen. Ihre Dauerrundlauf- und Wiederholgenauigkeit liegt unter 3 µm. Durch den rotationssymmetrischen Aufbau bleibt die Grundunwucht der kleinen Spannfutter unter 4 gmm. Und in weniger als 20 s hat der Nutzer ein Werkzeug ausgewechselt.
Laut Frank Barthelmä, Leiter des Institut für Werkzeugtechnik und Qualitätsmanagement (IWQ) der Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung e.V. (GFE) in Schmalkalden erfährt das Zusammenspiel zwischen Werkzeug und Spannfutter durch die Hochleistungsprozesse und die dadurch geänderten Bearbeitungsstrategien einen deutlich höheren Stellenwert. Die Leistungsfähigkeit der Werkzeughalter darf jener der Maschinen und der Werkzeuge nicht nachstehen. Um das zu erfüllen, müssen die Aufnahmen durch eine geringe dynamische Nachgiebigkeit, sehr gute Rundlaufeigenschaften und hohe Spannkräfte gekennzeichnet sein.
Während die Rundlaufgenauigkeit hochwertiger Werkzeughalter schon sehr gut sei – ihre Abweichung liegt unter 3 µm – und wesentliche Verbesserungen kaum mehr möglich seien, biete der Bereich Schwingungsdämpfung noch einiges Verbesserungspotenzial, sagt Franz Ziegltrum, Leiter der Qualitätssicherung bei der Igenhausener Haimer GmbH. Einen Schritt in diese Richtigung haben die Bayern mit ihrem schwingungsgedämpften Schrumpffutter getan. Es soll 10 % höhere Vorschübe ermöglichen, ehe das Tool zu rattern beginnt. Diese Werkzeughalter verbinden laut Ziegltrum die Steifigkeit konventioneller Schrumpffutter mit der Schwingungsdämpfung von Dehnspannfuttern.
Auch Markus Berger, Leiter Vertrieb und Marketing Spannsysteme und Werkzeughalter bei Schunk hält die Schwingungsdämpfung – neben der Spanngenauigkeit – für eines der wichtigsten Themen bei der Entwicklung und bei der Auswahl von Werkzeughaltern. Die Schwaben bieten Aufnahmen aller gängigen Konstruktionen an. Berger hat in einer Tabelle zusammengestellt, wo die Stärken und Grenzen der einzelnen Systeme liegen. hw
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