Dihawag: Schrumpfen perfektioniert

>> Innovative Metallbearbeitung ist nicht allein von Werkzeugmaschine, Spindel und Werkzeug abhängig. Der Einfluss der Werkzeugspannung auf das Bearbeitungsergebnis und die Wirtschaftlichkeit des gesamten Prozesses ist enorm. Für die Hochgeschwindigkeits- und Präzisionszerspanung verspricht die Schrumpftechnik ideale Voraussetzungen, und für das Hochleistungsfräsen schwer zerspanbarer Werkstoffe bietet sich das neue Safe-Lock-System an.

Anbieter zum Thema

Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

Vischer & Bolli AG

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Technomex AG

Haimer GmbH

Mit dem Einzug der Hochgeschwindigkeits-, Hochleistungs- und Präzisionszerspanung sind die Anforderungen an die gesamte Prozesskette der Metallbearbeitung auf ein sehr hohes Niveau gestiegen. Das gilt nicht nur für das mächtige Kettenglied Werkzeugmaschine, die den Grossteil der mechanischen Grundvoraussetzungen bestreitet. Selbst das Werkzeugspannfutter, ein auf den ersten Blick eher unspektakuläres Teil, hat auf ein gefordertes µ-genaues Bearbeitungsergebnis und die Wirtschaftlichkeit des Zerspanprozesses grossen Einfluss.

Das heutige Angebot an Spannsystemen ist gross, die Unterschiede sind beachtlich. So haben herkömmliche Spannzangen- und Weldonfutter bei moderner High-End-Zerspanung ihre Leistungsgrenzen erreicht. Diesen Werkzeughaltern mangelt es an Rundlaufgenauigkeit, der bei hohen Drehzahlen grosse Bedeutung zukommt. Schon kleine Abweichungen führen zu fehlerhaften Fräsergebnissen, minderen Oberflächengüten sowie zu verstärktem Werkzeug- und Spindelverschleiss.

Um qualitativ und wirtschaftlich optimale Bearbeitungsvorgänge zu erreichen, kommen mittlerweile andere Spanntechniken zum Einsatz. Vor allem Schrumpffutter werden in der modernen Hochgeschwindigkeits- und Präzisionsbearbeitung bevorzugt.

Schrumpftechnik: perfekt bei hohen Drehzahlen

Das hat vielfältige Gründe: Eine besondere Stärke dieser Spanntechnik ist ihre konturbedingt hohe Rundlaufgenauigkeit. Bei Schrumpfaufnahmen des Unternehmens Haimer GmbH, welches seinen Sitz in D-Igenhausen hat, bewegt sie sich im Bereich von 3 µm – bei einem Schrumpffutter mit einem Werkzeug, dessen Länge etwa dem dreifachen Werkzeugdurchmesser beträgt. Dieser gute Wert resultiert aus dem rotationssymmetrischen Spannkörper, der ohne zusätzliche Elemente wie Nuten und Spannschrauben auskommt. Die Spannkraft wird ausschliesslich über die anliegende Fläche übertragen, die sich nach dem Schrumpfvorgang rund um den Werkzeugschaft zusammenzieht. Von weiterem Vorteil sind die so erreichbaren Haltemomente, die deutlich über denen der herkömmlichen Spannverfahren liegen.

Dazu kommt der einfache Umgang mit der Schrumpftechnik. Unschlagbar sind die Werkzeugwechselzeiten eines Schrumpffutters, vorausgesetzt der Vorgang wird mit einem modernen induktiven Schrumpfgerät durchgeführt. Dann lassen sich Werkzeugwechsel innerhalb von 30 Sekunden erledigen: Futter erwärmen – altes Werkzeug herausnehmen – neues Werkzeug einsetzen – abkühlen – fertig. Das funktioniert immer und mit gleich bleibender Präzision.

Mit dem Erfolg der Schrumpffutter ist die Zahl der Anbieter gewachsen. Doch gerade bei Billigprodukten ist Vorsicht geboten. Denn die Qualitätsunterschiede sind erheblich, und die über den Preis erzielbaren Einsparungen zahlen sich im Endeffekt nicht aus. Berechnungen haben ergeben, dass die Gesamtausgaben für Werkzeugaufnahmen weniger als ein Prozent der gesamten Werkstückkosten betragen. Wer in hochwertige Werkzeughalter investiert, kann aber seine Produktionsergebnisse nachweisbar verbessern, den Verschleiss von Werkzeug und Spindel senken sowie die Prozesssicherheit steigern. So spart man in wesentlich grösserem Umfang.

Konstruktive Details machen den Unterschied

Schrumpffutter von Haimer zeichnen sich durch diverse konstruktive Merkmale aus: Wichtig ist zum Beispiel eine Passbohrung, die das Werkzeug in einem möglichst langen Bereich umfasst. Sie ist bei Haimer relativ eng ausgeführt, was die Spannkräfte verstärkt.

Die verhältnismässig einfache Bauweise von Schrumpffuttern eröffnet einzigartige Möglichkeiten, um für verschiedene Einsatzfälle perfekt geeignete Aufnahmen und dazu passende Verlängerungen zu entwickeln. Das Unternehmen hat diesen Umstand genutzt und bietet ein breites Standardportfolio an, das von extra schlanken Futtern für die Bearbeitung tiefer Kavitäten im Formenbau bis hin zu dickwandigen Futtern mit extremer Steifigkeit und Spannkraft für die Schwerzerspanung reicht. Mit den Power Shrink Chucks, die konstruktiv besonders vibrationshemmend ausgelegt sind, decken sie zudem den Bedarf an Schrumpffuttern für die Hochgeschwindigkeitszerspanung (HSC) ab.

Natürlich muss auch das Schrumpfgerät zu den Aufnahmen passen. Die engen, langen Passungen der Haimer-Futter erfordern entsprechende Heizzonen. Für deren optimale Erwärmung haben sie unter dem Namen Power Clamp eine Serie eigener Schrumpfgeräte entwickelt. Sie reicht vom Einsteiger-Tischgerät bis zum PC Premium, dem grössten und komfortabelsten Vertreter der Power-Clamp-Baureihe.

Spezielle Spanntechnik für die Hochleistungszerspanung

Die Haltekräfte von hochpräzisen, reibschlüssigen Spannsystemen wie Schrumpffuttern genügen für nahezu alle Zerspanvorgänge. Doch bei der Hochleistungszerspanung (HPC) von Titanlegierungen und anderen schwer zerspanbaren Werkstoffen, wie sie beispielsweise in der Luftfahrtindustrie häufig praktiziert wird, entstehen ausserordentlich hohe Auszugskräfte. Diese bergen die Gefahr, dass es zu einem teuren, ausschussbehafteten Werkzeugauszug kommt.

Für solche Einsatzfälle hat das Unternehmen eine patentierte Lösung entwickelt: das Safe-Lock-System. Hierbei werden in den Schaft der Werkzeuge schraubenförmige Nuten eingeschliffen. In Kombination mit entsprechenden Mitnehmern in den Werkzeugaufnahmen verhindern sie, dass bei Extrembearbeitungen das Werkzeug aus dem Futter gezogen wird. Die Rundlaufgenauigkeit der Safe-Lock-Schrumpffutter ist durch die rotationssymmetrische Schrumpfspannung weiterhin unübertroffen. Sie ist etwa zehnfach besser als bei Weldon-Aufnahmen, der derzeit einzigen Alternative fürs Hochleistungsfräsen.

Das Safe-Lock-System ist bereits bei Hochleistungswerkzeugen für die HSC-Bearbeitung von Aluminium (Spiralfräser) und Schwerzerspanung von Titan (Schruppfräser) erfolgreich im Einsatz. Anwender erzielten mit Safe-Lock ein 30 Prozent höheres Zeitspanvolumen. Sie steigerten ihre Produktivität, ohne in weitere Maschinenkapazität investieren zu müssen. In der Titanbearbeitung ergaben Versuche mehr als die dreifache Standzeit der Werkzeuge.

Wichtige Werkzeughersteller unter den Lizenzpartnern

Das Prinzip des Safe-Lock-Systems ist nicht auf Haimer Schrumpffutter beschränkt. Es lässt sich ebenso in ein Spannzangenfutter oder auch in ein Hydrodehnspannfutter integrieren. Da das Unternehmen diese zum Patent angemeldete Lösung möglichst vielen Zerspanern anbieten möchte, sind Kooperationen mit Werkzeugherstellern im Gange. Deren Erfahrungen und Ideen sollen in weitere Systemoptimierungen einfliessen.

Sie sind zuversichtlich, dass sich das patentierte Safe-Lock-System zu einem Standard in der Hochleistungszerspanung entwickeln und die Weldon-Spannfläche ablösen wird. Die Zahl der Lizenznehmer und Partner in der Werkzeugindustrie wächst kontinuierlich. Neben drei amerikanischen Lizenznehmern bietet mittlerweile auch das deutsche Unternehmen HAM Präzisionswerkzeuge mit Safe-Lock an. Vor kurzem hat darüber hinaus auch Emuge-Franken und Sandvik Coromant einen Kooperationsvertrag mit Haimer für das Safe-Lock-System unterzeichnet. <<

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