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Falscher Verdacht

Maschinen & Anlagen
Falscher Verdacht

Dass die Fräsqualität stimmt, hängt nicht nur vom Werkzeug ab. Entscheidenden Einfluss hat auch das Werkzeugspannsystem
Stimmt die Fräsqualität nicht, steht zunächst das Werkzeug unter Verdacht. Dieses kann jedoch nur dann seine Leistungsfähigkeit ausspielen, wenn das Spannsystem passt. Die Praxis zeigt es immer wieder: Schuld sind verschmutzte oder ausgeschlagene Spannmittel. Bernhard Fox von Leuco stellt eine Systematik zum Thema Spannsysteme vor.

Die Aufgabe eines Spannsystems, sowohl für Schaft- als auch für Bohrungswerkzeuge ist es, ein Verbindungselement zwischen Werkzeug und Spindel zu bilden. Es muss das erforderliche Drehmoment übertragen und die während der Bearbeitung auftretenden Längs- und Querkräfte aufnehmen. Darüber hinaus muss das Spannmittel eine fluchtgenaue Verbindung sowohl zum Werkzeug als auch zur Motorspindel schaffen. Als Faustregel gilt: Eine Halbierung des Rundlauffehlers bewirkt eine Verdoppelung der Werkzeugstandzeit. Damit sich das System nicht aufschwingt, sollte das Spannmittel möglichst leicht sein und keine Unwucht aufweisen.

Bevor Werkzeug und Spannmittel als Einheit in die entsprechende Bearbeitungsmaschine eingewechselt werden können, müssen beide zunächst miteinander verbunden werden. Auf den Werkzeugen befinden sich bereits wichtige Informationen, die vom Anwender zu beachten sind.
Grundsätzlich ist neben den Abmessungen die zulässige Maximaldrehzahl vermerkt, mit der das Werkzeug betrieben werden darf, sowie der maximal zulässige Rundlauffehler, vermerkt als Exzentrizität »e«. Ferner ist bei Schaftwerkzeugen die Mindesteinspannlänge angeben. Hier gilt es, den Schaft immer so weit wie möglich in das Spannmittel zu stecken, jedoch mindestens bis zur Markierung der »min. Einspannlänge«. So lässt sich ein Schaftbruch oder ein Lösen des Schaftes vermeiden. Manipulationen wie Schmirgeln oder Schleifen an den Schäften oder Aufnahmebohrungen verändern den Durchmesser und können das Werkzeug aus dem dem Spannmittel wandern lassen.
Oberstes Gebot: Sauberkeit
Das klassische Spannmittel schlechthin und somit in jedem Betrieb zu finden, ist die bewährte und kostengünstige Spannzangenaufnahme. Sie besteht aus der Grundaufnahme, der Spannzange und der Spannmutter. Damit alle drei Elemente exakt ineinandergreifen, ist Sauberkeit das oberste Gebot. Jede Verunreinigung der Funktionsflächen führt zu Ungenauigkeiten, die sich in ihrer Gesamtheit addieren und erhebliche Rundlauffehler nach sich ziehen können. Im schlimmsten Fall können die damit einhergehenden Vibrationen sogar zum Lösen unzureichend angezogener Spannmuttern führen. Daher sollten Spannzangen auch nur bis zu einer maximalen Drehzahl von n = 20 000 min-1 eingesetzt werden. Bei höheren Drehzahlen empfehlen sich Hydrodehn- oder Schrumpffutter.
Verschleißteil Spannzange
Beim Anziehen der Spannmutter werden die einzelnen Funktionsflächen auf Reibung beansprucht. Somit unterliegen Spannzangenaufnahmen einem Verschleiß, der durch Handhabungsfehler verstärkt werden kann. Alle bekannten Hersteller geben daher insbesondere aus Sicherheitsgründen die Empfehlung, die Spannzange selbst jährlich auszutauschen, um konstante Einspannverhältnisse zu gewährleisten.
Hydraulik statt Zange
Bei Hydrodehnspannfuttern handelt es sich um geschlossene, ölgefüllte Systeme, die das Werkzeug hydraulisch spannen. Über einen Sechskantschlüssel wird eine Schraube betätigt, die mittels eines Kolbens das Ölreservoir unter Druck (400 bar) setzt. Die Spannmanschette dehnt sich gegen den Werkzeugschaft. Hochwertige Hydrodehnspannfutter, wie sie von bekannten Werkzeugherstellern vertrieben werden, weisen grundsätzlich zwei Spannzonen auf, um ein Taumeln des Schaftes zu verhindern. Die Rundlaufgenauigkeit Werkzeug/Aufnahme liegt bei 3 bis 6 µm.
Schrumpffutter für Minimalisten
Vergleichbare Rundlaufgenauigkeiten weisen die Schrumpffutter auf. Sie lassen sie sich sehr schlank gestalten. Zum einen gibt es das thermische oder auch Warmschrumpffutter, zum anderen das Kraftschrumpffutter. Bei beiden Systemen erfolgt der W erkzeugwechsel mit speziellen Vorrichtungen.
Die Warmschrumpftechnik beruht auf dem Grundprinzip der thermisch bedingten Ausdehnung von Materialien. Das heißt, das Futter wird in einem speziellen Gerät, meist induktiv erwärmt, sodass sich die Aufnahme im Spannbereich weitet und das Werkzeug eingeführt werden kann.
Beim anschließenden Abkühlvorgang schrumpft der Spannbereich und der Werkzeugschaft wird geklemmt. Aufgrund der geringen Aufheizzeit können moderne Induktionsgeräte sowohl Hartmetall- als auch Stahlschäfte aus- und einschrumpfen.
Beim Kraftschrumpfen wird ein anderes physikalisches Prinzip genutzt. Der Grundquerschnitt eines Kraftschrumpffutters ist nicht kreisförmig wie bei den anderen Spannfuttern, sondern besitzt die Form eines Polygons. Erst durch das Aufbringen äußerer Kräfte mittels einer Presse wird der Spannbereich kreisrund, sodass sich der Werkzeugschaft eingeführt lässt. Nach dem Entspannen der Presse schmiegt sich der Spannbereich des Futters an den Schaft und klemmt diesen.
Bernhard Fox, Leuco Ledermann GmbH & Co. KG, Horb
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