HDT – High Dynamic Turning auf Index-Drehmaschinen

Beim HDT-Verfahren lässt sich der Einstellwinkel eines Drehwerkzeugs kontinuierlich anpassen. So können auch sehr komplexe Drehkonturen mit nur einem Werkzeug bearbeitet werden.

High Dynamic Turning ist ein Verfahren mit dem Potenzial, die Bearbeitungszeiten beim Drehen gewaltig zu reduzieren. Der Schlüssel dazu ist ein kontinuierlich über die Steuerung anpassbarer Einstellwinkel des Drehwerkzeugs. Dadurch lässt sich nahezu jede Werkstückkontur flexibel zerspanen, ohne das Werkzeug mehrfach wechseln zu müssen. Außerdem erreicht der Anwender einen verbesserten Spanbruch, höhere Vorschübe und längere Werkzeugstandzeiten.

Um das Werkzeug in unterschiedlicher Position zum Drehteil anzustellen, braucht es einen sehr präzisen, spielfreien Antrieb mit einem 360°-Rotationsfreiwinkel. Dazu wird in der Regel die Frässpindel von Dreh-Fräszentren genutzt. Sie stellt das Werkzeug beim HDT jedoch nicht in X-Richtung zu, sondern in Y-Richtung. Über die Drehachse der Motorfrässpindel wird der Einstellwinkel orientiert, also die Schneide steiler oder flacher angestellt. So lässt sich das Bauteil mit einem einzigen Werkzeug sowohl planseitig, als auch außen längs überdrehen, eine Schulter hochziehen etc. – stets mit dem optimalen Einstellwinkel für die Bearbeitung.

Zum Durchbruch dieses Verfahrens trug maßgeblich der Werkzeughersteller Ceratizit bei, der 2019 mit dem sogenannten FreeTurn-System sein erstes Standardprogramm an HDT-Werkzeugen vorstellte. Es besteht aus speziellen Werkzeughaltern, auf die stirnseitig HDT-Wendeschneidplatten montiert werden. Die drei Schneiden der FreeTurn-WSP können unterschiedliche Eigenschaften und Winkel aufweisen, sich zum Beispiel zum Schruppen oder zum Schlichten, ziehend und drückend eignen. Der Schneidenwechsel findet blitzschnell durch Drehen des Werkzeugs statt. Damit spart der Anwender Werkzeuge, Wechselzeiten und Magazinplätze ein.

Wie High Dynamic Turning mit FreeTurn-Werkzeugen in der Praxis funktioniert und welche Einsparungen sich damit realisieren lassen, demonstrierte Index beim Open House 2025 gemeinsam mit Partner Ceratizit auf dem Dreh-Fräszentrum Index G320. „Wir führen hier vor, wie High Dynamic Turning grundsätzlich funktioniert“, erklärt Dr. Volker Sellmeier, Leiter Technologieentwicklung bei Index. „Wir zeigen die Unterschiede zwischen statischem HDT (mit konstantem Anstellwinkel) und der dynamischen Variante, bei der sich während des Zerspanungsvorgangs der Anstellwinkel für optimale Spankontrolle einstellen lässt. Die gesteigerte Produktivität ist in jedem Fall beachtlich.“ Laut Ceratizit lassen sich beim HDT mit einem in die Frässpindel eingespannten FreeTurn-Werkzeug gegenüber konventionellem Drehen bis zu 25 Prozent der Bearbeitungszeit einsparen.

High Dynamic Turning (HDT) ist ein innovatives Drehverfahren, das durch einen variabel einstellbaren Werkzeuganstellwinkel über die Maschinensteuerung deutlich kürzere Bearbeitungszeiten ermöglicht.

Spezieller Werkzeughalter für HDT-Werkzeuge

Was bisher fehlte, war die Möglichkeit zum High Dynamic Turning auf Revolvermaschinen. Dazu muss das Drehwerkzeug in einem angetriebenen Werkzeughalter gespannt werden, der sich dafür eignet, die Schneide hochpräzise und spielfrei anzustellen. Index stellte sich dieser Herausforderung und entwickelte einen speziellen Werkzeughalter, der den Einsatz von HDT-Werkzeugen im Werkzeugrevolver ermöglicht.

Der Kniff: Im Inneren des Halters befindet sich ein Wellengetriebe mit einer Übersetzung von 1 zu 100. Volker Sellmeier verdeutlicht: „Das heißt, wenn der antreibende Motor eine komplette Umdrehung macht, dann dreht sich die Schneide im Winkel lediglich um 3,6 Grad. So können wir diese Schneide hochpräzise positionieren. Zudem gewährleistet das Getriebe aufgrund seiner Selbsthemmung absolute Spielfreiheit.“

Das verspricht revolutionäre Ergebnisse. Denn solche Werkzeughalter lassen sich in jedem Revolver einsetzen, auch in Dreh-Fräszentren wie der Traub TNX220. Auf dieser Maschine zeigt Index HDT mal zwei: Sowohl in der Frässpindel auch in besagtem Werkzeughalter befindet sich jeweils ein FreeTurn-Werkzeug, die beide eine simultane, hochdynamische Drehbearbeitung an einem Werkstück realisieren.

Hochdynamik auf dem Mehrspindler

Teil drei der HDT-Highlights: Index setzt High Dynamic Turning auf einem Mehrspindeldrehautomaten MS40-6 um. Auch hier benötigt der Prozess eine Drehbewegung des Werkzeugs, um den Anstellwinkel der Schneide einzustellen, und eine Zustellbewegung über die Y-Achse. „Die Werkzeugträger unserer Mehrspindler besitzen eine Schwenkachse, mit der wir – gekoppelt mit der C-Achsbewegung des Werkstücks – eine translatorische Y-Achse interpolieren können“, präzisiert Volker Sellmeier. Für die Drehbewegung des Werkzeugs kommt eine kleine Spindel zum Einsatz, die Index ursprünglich für Fräs- und Verzahnprozesse entwickelt hatte. Durch ihren Direktantrieb ist diese absolut spielfrei. „Optimal fürs High Dynamic Turning“, sagt der Chef-Technologe. „Wir positionieren die Frässpindel mit einer Zwischenplatte ganz flach auf dem Schlitten, so dass wir das Werkzeug sauber zustellen können.“

Für die HDT-Anwendung auf dem Mehrspindler MS40-6 entwickelte Index in Partnerschaft mit dem Sonderwerkzeughersteller Schwanog ein Kombi-Werkzeug, das mit einer PSC-Schnittstelle (Polygonschaftkegel) in die direktangetriebene Frässpindel gespannt wird. Das modular aufgebaute Werkzeug enthält neben der Drehplatte fürs HDT noch eine Formstech- und eine Strählplatte. Dadurch lassen sich auf dem Mehrspindler in dieser Station verschiedene Zerspanprozesse realisieren.

Im HDT-Praxisbeispiel beim Open House 2025 wurde die Drehplatte hin- und hergeschwenkt, um eine halbkreisförmige Aussparung zu erzeugen. Auch eine Schulter wurde damit zerspant – mit einem einzigen Drehwerkzeug fürs vorderseitige und äußere Überdrehen sowie Einstechen. „Dafür müssten wir normalerweise mindestens drei Werkzeuge einplanen und damit drei Schlitten belegen“, sagt Sellmeier. „Stattdessen erledigen wir das auf einem Schlitten. Das ist auf dem Mehrspindler ein entscheidender Vorteil.“

Vielversprechende Zukunftsperspektiven

Volker Sellmeier weist auf einen weiteren, zukunftsweisenden Aspekt dieser Werkzeugentwicklung hin: „Zusammen mit unserem fürs HDT entwickelten angetriebenen Werkzeughalter können wir eine Art Mini-Revolver mit drei, vier oder fünf Werkzeugen realisieren. Wenn ich diesen in unseren klassischen Revolvermaschinen – zum Beispiel den Produktionsdrehautomaten Index C100 und C200 – einsetze, erhalte ich eine unglaubliche Anzahl von zur Verfügung stehenden Schneiden.“

Auch hinsichtlich der Softwareentwicklung ist Index am Ball. Für das High Dynamic Turning auf Traub-Maschinen gibt es schon eine neue Eingabemaske, mit der dieses Verfahren einfach und effizient an der Maschine programmiert werden kann. Für die Anwendung auf Index Drehautomaten sind für erforderliche Achstransformationen bereits Makros geschrieben. Eine benutzerfreundliche Programmiersoftware wird nicht lange auf sich warten lassen.