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Werkzeugaufnahme für Messtaster sichert Temperaturstabilität

11.08.2008
Relativ hohe Temperaturen in den Hauptspindeln, vor allem bei HSC-Maschinen, beeinflussen die Genauigkeit eingewechselter Werkzeuge und Messtaster und führen zu erheblichen Wärmeausdehnungen. Neue, temperaturunabhängige Werkzeugaufnahmen für Messtaster können dieses Problem beheben und immer genau messen.

HSC-Maschinen werden mehr und mehr eingesetzt, nicht nur um schneller zu zerspanen, sondern um höhere Präzision und bessere Oberflächen zu erreichen. Das Messen von Werkstückgeometrien auf den Maschinen mittels Messtaster ist zwischenzeitlich Stand der Technik. Allerdings zeigen sich bei hohen Genauigkeitsanforderungen, nicht nur auf HSC-Maschinen, Probleme durch die Wärmeentwicklungen in den Hauptspindeln.

Die Maschinenspindeln erwärmen sich während der Bearbeitungen. Untersuchungen zeigen, dass Temperaturen von 40 bis 45 °C an der Spindelnase, oder im Werkzeugaufnahmekonus, keine Seltenheit sind und immer wieder sogar überschritten werden. Im Vergleich zum Werkzeugmagazin besteht meist ein Temperaturgefälle von 20 °C und mehr. Werden Werkzeuge, oder auch Messtaster, aus dem relativ kühlen Magazin in die Maschine eingewechselt, kommt es zu einer erheblichen Erwärmung mit dem Effekt der ebenso erheblichen Wärmeausdehnung.

Weil aber Messtaster im µ-Bereich genau messen sollen, entsteht spätestens dort ein Problem. Vielfache Messreihen haben gezeigt, dass sich die Werkzeugaufnahme des Messtasters nach dem Einwechseln in die warme Spindel in den ersten Minuten rapide ausdehnt, um dann, mit zunehmender Abkühlung, wieder ganz langsam die Ausdehnung zu verringern.

µm-genaue Messungen auch bei großen Wärmegefällen

Wie M & H mitteilt, haben Vergleichsmessungen des Unternehmens bei einer Spindeltemperatur von 45 °C und einer Werkzeugtemperatur von 20 °C eine Verlängerung von über 0,012 mm ergeben, die zum größten Teil innerhalb der ersten 2 min stattfand. Eine sofortige Kalibrierung ist nicht möglich, da sich der Ausdehnungsprozess über etliche Minuten hinzieht. Ebenso verbietet sich eine lineare Kompensation in der Steuerung, weil man die jeweiligen tatsächlichen Temperaturen von Maschine und Werkzeugaufnahme des Tasters nicht kennt, so M & H weiter.

Neu entwickelte, temperaturunabhängige Thermobloc-Werkzeugaufnahmen für Messtaster schaffen nach Angaben des Unternehmens jetzt Abhilfe und garantieren auch bei großen Wärmegefällen µm-genaue Messungen. Der Unterbau der neuen, temperaturunabhängigen Werkzeugaufnahmen besteht aus Materialien, die nahezu keinen Wärmegang zeigen und zusätzlich extrem wärmeisolierend wirken.

Ein Vergleich der K-Werte, also des Wärmeleitwertes der verwendeten Materialien, zeige dies deutlich: Während der sonst übliche Werkzeugstahl einen K-Wert von 81 aufweist, also gut wärmeleitend ist, haben die von M & H verwendeten Materialien Wärmeleitwerte von nur 1,5 W (Kxm). Sie sind also wärmeisolierend und nehmen die Wärme kaum auf. Damit dehnen sich die temperatur-unabhängigen Werkzeugaufnahmen, im Vergleich zu den 12 µm und mehr der herkömmlichen Werkzeugaufnahmen, innerhalb von 3 min nur noch um 1 µm aus, heißt es weiter.

Infrarot-Messtaster 40.00-TX/RX auch den Messtaster mit Funk-Datenübertragung erhältlich

Die Integration der Wärmeisolierung in die Werkzeugaufnahme des Messtasters gibt den Systemen noch zwei weitere wichtige Vorteile: Zum einen haben die temperaturunabhängigen Werkzeugaufnahmen die gleichen kleinen Abmessungen, wie die Standard-Werkzeugaufnahmen von M & H. Des Weiteren kann der wärmeisolierende Unterbau mit verschiedenen Tastermodellen des Unternehmens bestückt werden.

Deshalb kann M & H nach eigenen Angaben ab sofort sowohl den Infrarot-Messtaster 40.00-TX/RX als auch den Messtaster mit Funk-Datenübertragung 38.10-MINI als temperaturunabhängige Tastsysteme anbieten, jeweils mit der Zusatzbezeichnung -TI. Beide sind wahlweise mit Werkzeugaufnahmen HSK 40E, HSK 50E oder HSK 63A lieferbar.

In eingehenden Tests bei Maschinenherstellern haben sich diese Taster bereits bestens bewährt, heißt es weiter. Das Prinzip wurde weltweit zum Patent angemeldet.

Udo Schnell | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/messundprueftechnik/articles/139852/

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