Werkzeugaufnahmen – mitten im Zerspanungsprozess

Die Power Mini Shrink Chucks sind an der Spitze dünnwandig und in schlanken drei Grad ausgeführt, besitzen aber im hinteren Basisbereich eine verstärkte Kontur. (Bilder: Haimer)

Standzeitvergleich Weldon zu Safe-Lock™ von Haimer

Der Vergleich zeigt das Verschleißverhalten an den Werkzeugschneiden nach unterschiedlicher Bearbeitungszeit. Selbst bei doppelter Zerspandauer ist das Verschleißverhalten bei Safe-Lock™ weniger und kontrollierter ausgeprägt als beim Weldon – und das bei 100%-iger Auszugsicherheit.

Bearbeitung: Umfangfräsen
Material: Werkzeugstahl
HPC VHM Fräser mit ungleicher Teilung, D= 20 mm, Z=4
Einsatzparameter: ae=10 mm, ap=0,75xD, vc=180m/min, fz=0,07 mm

Die Werkzeugspannung ist ein zentraler Faktor innerhalb der Präzisionszerspanung. Denn nur eine exakte Spannung mit hoher Steifigkeit und bester Rundlaufgenauigkeit führt letztendlich zu hochpräzisen Werkstücken mit perfekter Oberfläche. Das gilt besonders fürs Hochgeschwindigkeits- (HSC) und Hochleistungs-Fräsen (HPC).

Beste Grundvoraussetzungen bietet eine Werkzeugspannung mit Schrumpfaufnahmen, die von Haus aus eine hohe Rundlaufgenauigkeit aufweisen. Dennoch empfiehlt es sich, das Werkzeug gemeinsam mit der Aufnahme zu wuchten, bevor es zur Zerspanung eingesetzt wird. Denn Unwucht reduziert die Werkzeug- und Spindelstandzeit und verschlechtert die Bearbeitungsgenauigkeit sowie Oberflächengüte.

Cool Flash-Futter: Eine aufgebrachte Scheibe mit Schlitzen zwingt den in Kühlbohrungen ankommenden KSS ringförmig an das Werkzeug, wo er weiter zur Schneide gleitet.

Andreas Haimer
Haimer GmbH

„Wir bieten für jeden Einsatzfall die passende Werkzeugaufnahme, so dass der Anwender auch ohne nachteilbehaftete Spezialspannsysteme wie einschränkende Einpressspannzangenfutter, komplizierte Rollenkraft- oder anfällige Hydrodehnspannfutter auskommen kann.“

Schrumpffutter für jeden Einsatzfall

Haimer bietet ein breites Standardportfolio an Schrumpffuttern. Es reicht von extra schlanken Futtern für die Bearbeitung tiefer Kavitäten im Formenbau bis hin zu dickwandigen Futtern mit extremer Steifigkeit und Spannkraft für die Schwerzerspanung. Universell einsetzbar – auch fürs Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungs-Fräsen geeignet – sind beispielsweise die Haimer Power Shrink Chucks, die durch ihre Außengeometrie besonders vibrationshemmend ausgelegt sind.

Als hochgenaues Universalfutter findet das Power Collet Chuck Einsatz in der Mikro- wie in der Schwerzerspanung. Neu sind seit kurzem die Schnittstellen HSK E32, 40, 50 sowie HSK A32, 40, 50, die auch in kurzer Ausführung mit Wuchtgewinde versehen sind. Optional sind die speziellen Power Collet Spannzangen auch mit der Safe-Lock™-Auszugsicherung ausrüstbar.

Kühlmantel für schnelldrehende Werkzeuge

Eine weitere Haimer-Innovation ist das in Schrumpfaufnahmen integrierte Cool Flash-System. Es sorgt dafür, dass Kühlschmierstoff (KSS) durch das Futter und dann von außen zuverlässig an die Werkzeugschneide gelangt – auch bei hohen Drehzahlen. Da viele Fräswerkzeuge aus Stabilitätsgründen über keine Bohrung zur inneren Kühlschmierstoffzufuhr verfügen, müssen die Werkzeuge von außen gekühlt und die anfallenden Späne weggespült werden. Bislang geschieht das hauptsächlich mit Kühlschläuchen zur Schwallspülung. Bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung beeinflussen jedoch häufig Luftverwirbelungen den auf diese Weise geführten Kühlschmierstoff, so dass er nicht optimal aufs Werkzeug gelangt.

Anders beim Haimer Cool Flash-System: Hier sind in die Werkzeugaufnahme Kühlmittelbohrungen integriert. Am Ende des Futters sitzt eine zusätzliche Scheibe, die einen schmalen Ringspalt mit Schlitzen gegenüber dem Werkzeugschaft frei lässt. So legt sich der Kühlschmierstoff wie ein Mantel um das Werkzeug und gleitet – auch bei hohen Drehzahlen –am Fräserschaft entlang in der Spannut zur Schneide. Dieses System eignet sich ideal fürs Hochgeschwindigkeitsfräsen tiefer Kavitäten oder Taschen, wo die Späne zuverlässig herausgespült werden müssen. Das Kühlschmiermittel bleibt selbst bei Drehzahlen von 20.000 min-1 eng am Werkzeug.

High-End-Spannzangenfutter mit hoher Rundlaufgenauigkeit

Mit den Power Collet Chucks hat Haimer auch Spannzangenfutter mit einem Schnittstellenprogramm von HSK 25 bis HSK 125, BT30 bis BT50 sowie SK40 bis 50. Sie weisen laut Hersteller eine verstärkte Wanddicke und besonders steife Außenkontur auf, sind deshalb stabil und schwingungsresistent. Die Innenkontur ist so gestaltet, dass alle Standard-ER-Zangen verwendet werden können. In Kombination mit den hochgenauen Spannzangen von Haimer laufen die Power Collet Chucks sogar zu Höchstform auf, so dass eine Rundlaufgenauigkeit von kleiner 0,003 mm am Werkzeug erreicht werden kann.

Diese Hochleistungsspannzange wird im hinteren Bereich der Aufnahme geführt und kann dadurch nicht kippen. An der Stirnseite steht die abgedichtete Spannzange nur minimal über. Damit wird ein maximaler Spannbereich erzielt, der den Haltekräften zugutekommt. Durch die Leistungsfähigkeit der Power Collet Chucks kann sie der Maschinenbediener für verschiedenste Bearbeitungen einsetzen. Sie kommen sowohl in der Mikrobearbeitung als auch in der Grobzerspanung gleichermaßen zum Einsatz.

Neuer Standard für die Schruppbearbeitung?

Speziell fürs Hochleistungszerspanen hat Haimer eine patentierte Auszugsicherung namens Safe-Lock™ entwickelt, die sich bei Schrumpf- und anderen Hochleistungsaufnahmen z.B. bei den Spannzagen der Power Collet Chucks einsetzen lässt. Durch besondere Konstruktionsmerkmale in Werkzeug und Spannfutter wird damit sowohl ein Reib- als auch Formschluss erzielt. Durch dieses konstruktive Design lässt sich vermeiden, dass der Fräser bei Extrembearbeitungen durchdreht oder gar aus dem Futter gezogen wird. Die Kombination von Auszugsicherheit und hoher Rundlaufgenauigkeit führt zu einer schwingungsarmen und dadurch sehr effizienten Zerspanung: Durch gesteigerte Schnitttiefen und Vorschübe kann das Zeitspanvolumen um bis zu 100 Prozent erhöht werden; in ähnlichem Maße reduziert sich der Werkzeugverschleiß.

Was Prozesssicherheit und hohes Zeitspanvolumen anbelangt, sind laut Haimer die mit Safe-Lock™ erzielbaren Ergebnisse um Längen besser als mit herkömmlichen Werkzeugaufnahmen. Das haben zahlreiche Werkzeughersteller und Endanwender in der Praxis nachgewiesen, so dass Haimer überzeugt ist, dass sich Safe-Lock™ zum neuen Standard für die Schruppbearbeitung entwickelt und das altgediente Weldon Futter ablöst. ATI Stellram, Widia, Walter, Sandvik Coromant, Seco Tools, Sumitomo, Kennametal, Helical, HAM, Emuge Franken und Data Flute – alle diese Werkzeughersteller haben laut Haimer bereits Lizenzen für das Safe-Lock™-System erworben.

Andreas Haimer resümiert: „Der weltweite Marktanteil unserer Lizenzpartner in der Zerspanung beträgt ca. 50Prozent, so dass man wirklich von einem neuen Standard sprechen kann, der dem Anwender ohne nennenswerte Mehrkosten zur Verfügung steht. Gerade das einfache Handling bei gleichzeitig müheloser Längeneinstellung und einer freien Auswahl an Spannfuttern und Werkzeugen ermöglichen es dem Kunden diese Technologie flächendeckend einzusetzen. Wir sind stolz darauf, dass sich unsere Kunden mit dem Safe-Lock™-System auf keine Abhängigkeiten von einzelnen Herstellern oder auf Spezialspannsysteme einlassen müssen – ein entscheidender Wettbewerbs- und Kostenvorteil für den Anwender!“