Werkzeuge beim Schleifen hochpräzise spannen

Beim Schärfen von Vollhartmetall-Werkzeugen hängt viel vom Spannmittel ab. Zum einen sollte es möglichst variabel sein, um möglichst viele Schaftdurchmesser abzudecken. Zum anderen sollte es die Werkzeuge so präzise wie möglich spannen, weil nur so exakte Schneidengeometrien und -oberflächen zu erzielen sind.

Spannfutter gemeinsam mit dem entwickelt

Gemeinsam mit der Sonderwerkzeugschleiferei Stefan Rothenaicher in Erkheim hat der Spann- und Greiftechnikspezialist Schunk nun ein Spannfutter entwickelt, das genau diese Aspekte vereint. Eine dreifache Prismenführung sowie ineinander verzahnte Spannbacken sorgen bei Prismo-Spannfuttern für eine hohe Wiederholgenauigkeit und verhindern Taumelschlag. Ideale Voraussetzungen also für die automatisierte Fertigung kleiner Losgrößen.

Stefan Rothenaicher ist ein Vollblutwerkzeugschleifer. Mit seinem Hightech-Schleifbetrieb in Erkheim hat er sich auf komplexe Sonderwerkzeuge aus Vollhartmetall spezialisiert und dabei seit der Unternehmensgründung im Jahr 1989 jede Menge Erfahrung beim Schleifen und Nachschärfen gesammelt. Eine ganze Reihe von Zulieferbetrieben aus der Automobilindustrie nutzt das Know-how von Rothenaicher.

Neues Werkzeugschärffutter eliminiert die Schwächen vorhandener Futter

Nach eigenen Zeichnungen und Angaben lassen sie in dem vollklimatisierten Schleifbetrieb Form-, Profil- und Stufenwerkzeuge aus Vollhartmetall fertigen. Mit sicherem Gespür für das Wirkungsvolle sucht Stefan Rothenaicher dabei unablässig nach Optimierungsmöglichkeiten. Gemeinsam mit Schunk ist auf diese Weise ein komplett neuartiges Werkzeugschärffutter entstanden. Es eliminiert die Schwächen vorhandener Systeme und bietet sämtliche Voraussetzungen fürs hochpräzise und zugleich wirtschaftliche Werkzeugschleifen.

Taumelschlag des Futters beim Schleifen kann teuer werden

Preisgünstige Spannzangenfutter und selbst hochwertige Mehrbereichsspannfutter stoßen im automatisierten Schleifbetrieb immer wieder an ihre Grenzen, weiß Rothenaicher. Mit der Zeit verlieren diese Futter an Rundlaufgenauigkeit und neigen zu Taumelschlag. Bei Toleranzen der Werkzeuge zwischen 0,003 und 0,02 mm kann das fatale Folgen haben.

Nur mit aufwändiger Wartung, ständiger Kontrolle, umständlichem Nachschleifen von Backen und dem Ersatz einzelner Bauteile war diesem Problem bisher beizukommen. Das alles kostet Geld und Zeit und es birgt erhebliche Risiken im Schleifprozess.

Mit dem hochgenauen Prismenspannfutter Prismo konnte Rothenaicher ein neues Zeitalter einläuten. Eine dreifache Prismenspannung sorgt dafür, dass das Futter sämtliche Schaftdurchmesser zwischen 5 und 20 mm hochpräzise und sicher spannt. Jede der fünf Spannbacken wird dabei hochpräzise von einem erodierten Doppelprisma geführt. Ein drittes Prisma ist unmittelbar auf die Spannfläche erodiert, die direkt am Werkzeugschaft anliegt und das Werkzeug spannt.

Beim Prismenspannfutter Prismo gibt es immer zehn Spannlinien

Die dreifache Prismenspannung stellt sicher, dass sich das Spannmittel immer exakt an den jeweiligen Werkzeugdurchmesser anpasst. Damit unterscheidet sich Prismo deutlich von anderen Lösungen, bei denen beispielsweise die Spannfläche einfach nur rund geschliffen ist. Unabhängig vom Durchmesser gibt es beim Prismo immer zehn Spannlinien, die das Werkzeug hochpräzise zentrieren. So können selbst Einlippenbohrer und Werkzeuge mit Drall sehr präzise bearbeitet werden.

Stabile Konstruktion des Prismenspannfutters verhindert Schwingungen

Beim Spannvorgang verzahnen sich die fünf Spannbacken ineinander, so dass der Spaltabstand zu den Führungen und zwischen den Backen minimiert wird. Damit erreicht das Prismenspannfutter eine enorm hohe Steifigkeit sowie eine dauerhaft hohe Rundlaufgenauigkeit. Zudem vermindern die stabilen und steifen Führungen ein Aufschwingen der Schleifscheiben.

Während Rothenaicher in der Vergangenheit regelmäßig Spannbacken ausschleifen musste, um die Präzision seiner Futter zu erhalten, sind die Spannflächen beim Prismenspannfutter von Schunk mit einer diamantähnlichen Hartstoffbeschichtung versehen. So halten sie auf Dauer der extremen Beanspruchung durch die Hartmetallwerkzeuge stand. Im Dauereinsatz bei Rothenaicher erzielt Prismo bei einer Auskraglänge von 2,5 × D und einem Werkzeugdurchmesser von 20 mm kontinuierlich eine Spannwiederholgenauigkeit

Feststehende axiale Position verhindert Kollisionen

Im laufenden Betrieb auf einer automatisierten Fünf-Achs-CNC-Schleifmaschine Schütte WU 305 Linear mit Kettenlader (200 Plätze) zeigen sich weitere Vorteile. Beim Spannvorgang öffnet das Prismenspannfutter zunächst komplett, anschließend wird das Werkzeug von einem flexiblen Greifer eingesetzt und zentrisch gespannt.

Unabhängig davon, welcher Werkzeugdurchmesser gerade bearbeitet wird, bleibt die X-Achse dabei unverändert. Alle Backen des Futters verharren also auf der identischen axialen Position. Aufwändige Zusatzprogrammierungen und die Gefahr eines Crashs wegen einer nicht berücksichtigten Verschiebung der X-Achse gehören damit der Vergangenheit an.

Damit selbst kleinste Verschmutzungen verhindert werden und die Wiederholgenauigkeit des Futters jederzeit gewährleistet ist, wird Prismo im Schleifbetrieb kontinuierlich von hinten mit gereinigtem Öl gespült. Bei jeder Maschinenbeladung lässt Rothenaicher zudem sämtliche Backenführungen mit einem Fett auf Teflon-Basis abschmieren. Dafür ist jede der fünf Spannbacken mit einem Schmiernippel versehen. Innerhalb von maximal fünf Minuten ist das komplette Futter mit Hilfe einer pneumatischen Fettpresse (Zubehör) perfekt abgeschmiert.

Prismenspannfutter Prismo sorgt für hohe Wiederholgenauigkeit

Mit dem Prismenspannfutter von Schunk haben sich der Rundlauf und die Wiederholgenauigkeit beim Schleifen und Nachschärfen der Sonderwerkzeuge spürbar verbessert. Rothenaicher profitiert von einer deutlich höheren Prozesssicherheit, geringerem Kontrollaufwand und einer konstant hohen Genauigkeit. Im nächsten Schritt sollten deshalb zusätzliche Ratioeffekte genutzt und auf die Exzentrizitätskompensation „Excomp“ in der Maschine verzichtet werden.

Bisher musste in einem zusätzlichen Prozessschritt jedes einzelne Werkzeug nach dem Spannvorgang radial auf 2 μm genau ausgerichtet werden. Mit dem hochgenauen Prismenfutter soll dieser Schritt künftig nur für Stichproben genutzt werden.

Dieter Gielen ist Verkaufsleiter Werkzeughalter der Schunk GmbH & Co. KG in 74348 Lauffen.