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Präzisionswerkzeughalter können viel Geld sparen

29.07.2009
Seit Jahren gelten Spannzangenfutter als günstige und probate Spannmittel für unterschiedlichste Bearbeitungen. Deren Nachteile werden aber oft übersehen, wie der Spannmittel-Spezialist Schunk berichtet. Hingegen würden in Präzisionswerkzeughaltern große Potenziale in punkto Qualität, Leistung, Prozesssicherheit und Kosten stecken.

In vielen Betrieben biete sich das gleiche Bild bietet: Aus Angst vor losen Werkzeugen ziehen Werker die Überwurfmuttern der Spannzangenaufnahmen mit überdimensionalen Verlängerungen an. Mühsam reinigen sie immer wieder die verschmutzten Bauteile der mehrteiligen Futter. Und mangels einer Kontrolle der Werkzeugstandzeiten bemerken nur wenige, wie schnell die teils sehr teuren Werkzeuge in Spannzangenaufnahmen verschleißen.

Werkzeughalter oft veraltet

Während Bearbeitungszentren, Drehmaschinen und Werkzeuge mittlerweile enorme Leistungen ermöglichen, scheine mancherorts an den Werkzeughaltern die Zeit spurlos vorüber zu ziehen. Indessen zahle sich die Investition in Spannmittel in der Regel schnell aus und sichere die künftige Wettbewerbsfähigkeit in der Zerspanung.

Der Trend in der Zerspanung ist laut Schunk eindeutig: Zum einen werden die Toleranzvorgaben immer enger. Zum anderen steigen der Kostendruck und damit die Notwendigkeit, alle Produktivitätspotenziale auszunutzen. Spätestens, wenn Anwender über eine automatisierte Fertigung, über eine höhere Performance oder über den Einsatz hochwertiger Werkzeuge nachdenken, sollten sie auch das Spannmittelkonzept kritisch hinterfragen, so der Spannmittel-Hersteller.

Präzisionswerkzeughalter bieten viele Vorteile

„Durchdachte und erprobte Präzisionsspannmittel bringen Vorteile“, sagt Michael Kraft, Produktmanager bei Schunk. „Sie senken die Werkzeug- und Maschinenkosten, reduzieren den Ausschuss, vermindern den Aufwand für Werkzeugwechsel und -einstellung sowie für die Wartung der Spannfutter. Zudem sorgen sie für eine höhere Performance bei verbesserter Bearbeitungsqualität.“

Ein Spannzangenfutter besteht in der Regel aus drei Teilen: Einem Grundkörper mit Konus, einer Spannzange und einer Überwurfmutter. Alle drei in Kombination sorgen für die Spannung der Werkzeuge.

Zugleich ist diese Dreiteiligkeit aber auch die Ursache für den relativ unpräzisen Rundlauf, wie Schunk erläutert. So lange die Aufnahmen lediglich für einfache Aufgaben eingesetzt werden, wirke sich diese Schwäche nur unwesentlich aus. Mit steigender Spindeldrehzahl, zunehmendem Zerspanvolumen oder wachsenden Präzisionsanforderungen werde die Spannzangenaufnahme allerdings schnell zum kritischen Faktor.

Spannzangenfutter bieten schlechtere Fertigungsqualität als Präzisionswerkzeughalter

Ein unruhiger Schnitt und damit verbunden teilweise erhebliche Qualitätseinbußen sowie ein hoher Verschleiß der Werkzeugschneide seien die Folgen. Zudem seien Spannzangenfutter ausgesprochen schmutzanfällig, die Prozesssicherheit werde eingeschränkt.

Viele Maschinenführer würden die Situation kennen, dass sich Werkzeuge bei der Bearbeitung verselbständigen, weil sie aus den Spannzangenaufnahmen herausgezogen werden. Mit überdimensionalen Spannschlüsseln und zum Teil brachialer Gewalt versuchten sie, dieses Risiko zu minimieren.

Allerdings würden die Spannzangen bei derlei Methoden extrem schnell verschleißen: Der Rundlauf der Aufnahmen vermindere sich, die Qualität der Werkstückoberflächen und die Werkzeuge würden leiden. Spätestens wenn an den Spannzangen Ausbrüche zu sehen sind, wird es daher Zeit über Alternativen nachzudenken, so Schunk.

Spannzangenfutter führen bei kleinen Werkzeugen schnell zum Bruch

Bei Werkzeugen mit kleinem Durchmesser gebe es ein zweites Risiko: Es kommt zum Werkzeugbruch, weil der Bediener die sensiblen, hochwertigen Werkzeuge beim Spannvorgang zu hohen Kräften aussetzt und im Spannzangenfutter förmlich zerquetscht. Solche Fehler seien ausgesprochen kostspielig, weil gerade kleine Werkzeuge oft besonders hochwertig sind.

Dagegen wirke der Spannvorgang bei modernen Präzisionsaufnahmen vergleichsweise einfach: Beim Hydro-Dehnspannfutter Tendo genügt laut Hersteller Schunk ein schneller Dreh mit dem Sechskantschlüssel, beim Dehnspannfutter Sino-R mit dem Haken- oder Rollenspannschlüssel. Der Bediener drehe auf Block – fertig. Das schließe Fehler aus und gewährleiste, dass jeder Mitarbeiter damit zurecht kommt.

Werkzeuge lassen sich in Präzisionswerkzeughaltern einfach und genau einstellen

Hinzu komme, dass die Werkzeuge in den Präzisionsaufnahmen einfach, sicher und genau eingestellt werden könnten. Die integrierte Längenverstellschraube lasse sich axial und bei Tendo optional auch radial betätigen. In beiden Fällen bleibe die hohe Wuchtgüte von G 2.5 bei 25000 min-1 voll erhalten.

Ein kompaktes Verstellgetriebe bei den radial zu betätigenden Tendo-Hydro-Dehnspannfuttern sorge dafür, dass die Werkzeuglänge µ-genau definiert werden kann. Die Verstellschraube ist laut Schunk selbsthemmend, so dass sich die Position des Werkzeugs weder durch das Eigengewicht noch durch axialen Druck verändert. Zudem sei sie über einen vorder- und rückseitigen Anschlag gegen ein Herausfallen gesichert.

Auch bei der Tribos Polygonspanntechnik kann die Werkzeuglänge präzise definiert werden, wie der Hersteller berichtet. Weil das Polygonspannfutter beim Spannvorgang ausschließlich radial verformt werde, bleibe die axial eingestellte Länge mit einer Genauigkeit von 0,01 mm erhalten.

Werkzeugspannung in Präzisionswerkzeughaltern ist ermüdungsfrei

Die Werkzeugspannung erfolge ermüdungsfrei, der präzise Rundlauf bleibe auch nach mehreren Tausend Spannvorgängen dauerhaft erhalten. Alle drei Präzisionssysteme würden sich damit deutlich von Spannzangenaufnahmen und auch von Warmschrumpffuttern abheben.

In der Volumenzerspanung müssen Werkzeughalter hohen Belastungen standhalten, heißt es weiter. Reine Kraftprotze würden zwar ohne Probleme das gewünschte Spanvolumen schaffen, jedoch – oft genug auch laut hörbar – die Werkzeugschneiden, die Maschinenspindel und die Werkstückoberflächen in Mitleidenschaft ziehen. Hinzu komme, dass bei hoher Performance axiale Kräfte wirken, die das Werkzeug aus dem Werkzeughalter herauszuziehen können.

Robuste Präzisionswerkzeughaltern hingegen würden neben einem dauerhaft perfekten Rundlauf für hohe Steifigkeit und eine ausgeprägte Schwingungsdämpfung sorgen. So ließen sich bei minimalem Werkzeugverschleiß hohe Zeitspanvolumen und zugleich brillante Oberflächen erzielen.

Präzisionswerkzeughalter Sino-R speziell für die Volumenzerspanung

Das Werkzeughaltersystem Sino-R beispielsweise hat Schunk nach eigenen Angaben speziell für die Volumenzerspanung konzipiert. Die Spannkraft werde von einem High-End-Elastomer auf die Dehnbüchse übertragen.

Die wirkungsvolle Schwingungsdämpfung des verschleißfreien Hochleistungskunststoffs stelle einen gleichmäßigen Schneideneingriff sicher und erziele eine verbesserte Oberflächenqualität. Mikroausbrüche an der oft teuren Werkzeugschneide würden auf diese Weise deutlich vermindert.

Das Werkzeughaltersystem verfüge über eine hohe Radialsteifigkeit und über hohe Haltekräfte, die sogar über denen herkömmlicher Warmschrumpffutter liegen. Das Dehnspannfutter, das für unterschiedlichste Bearbeitungen eingesetzt werden könne, sorge damit für hohe Produktivität und senke zugleich die verschleißbedingten Kosten. Sowohl Tendo-Hydro-Dehnspannfutter als auch die Tribos-Polygonspanntechnik würden eine Rundlauf- und Wechselwiederholgenauigkeit von

Schwingungsdämpfung der Präzisionswerkzeughalter erhöht Werkzeugstandzeit

Die Schwingungsdämpfung beider Systeme absorbiere Belastungsspitzen und stabilisiere die Werkzeuge im Eingriff. Das gewährleiste präzise Fertigungsergebnisse und eine lange Werkzeugstandzeit. Im Vergleich zu Spannzangenfuttern ist zudem das Belastungsprofil auf Spindel und Spindellager wesentlich gleichmäßiger, wie Schunk erläutert. So werde die Maschinenspindel besonders geschont. Die Ausfallzeiten und Kosten für Spindelaustausch und -wartung würden deutlich reduziert.

Zudem lässt sich mit den Präzisionswerkzeughaltern auch der Vorschub deutlich erhöhen, zum Teil sogar vervielfachen, wie Schunk mitteilt. Bei einer verbesserten Qualität verkürze sich auf diese Weise die Bearbeitungszeit, der Ausschuss werde reduziert und die Produktivität steige. Die Wirkung sei noch größer, wenn ganze Prozessschritte, wie etwa eine anschließende Feinbearbeitung der Oberfläche, entfallen können.

Im Vergleich Spannzangenfuttern und Weldon-Aufnahmen sind Präzisionswerkzeughalter laut Schunk außerdem wesentlich anwenderfreundlicher. Die Spannsysteme hätten keine schmutzanfälligen Öffnungen oder Spalten und seien deshalb leichter instandzuhalten. Während Spannzangenfutter im Laufe der Zeit verkleben würden und immer wieder umständlich gereinigt werden müssten, seien Präzisionswerkzeughalter robust und kaum anfällig gegen Schmutz. Selbst bei Verharzungen ließen sich die Werkzeuge immer noch gut lösen.

Preise für Präzisionswerkzeughalter im Sinkflug

Dass Werkzeughaltersysteme mehr und mehr zum Standard werden, zeigt nach Ansicht von Schunk auch der Preis. Mit modernen Fertigungsverfahren habe der Hersteller vor zwei Jahren bei einer neuen Version des Tendo-E mit HSK-A-Schnittstelle die Herstellkosten und damit auch die Verkaufspreise deutlich reduziert. Seither definiere Tendo-Economic einen neuen Einstiegspreis für die Hydro-Dehnspanntechnik.

Mit dem kurzen Tendo-ES ist die preisattraktive Economic-Familie von Tendo jüngst weiter gewachsen, wie Schunk mitteilt. Bei TENDO-ES erfolge die Werkzeugspannung direkt im Aufnahmekegel, das L1-Maß betrage bei einem Spanndurchmesser von 20 mm nur 24,6 mm. Der Werkzeugschaft werde zusätzlich über die Spindel abgestützt. Das schaffe höchere Haltekräfte zur Übertragung hoher Drehmomente und viel zusätzlichen Platz im Maschinenraum.

Stéphane Itasse | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/spanende_fertigung/articles/223262/

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