Effiziente Spannmittel zum automatisierten Werkzeugschleifen

(PresseBox) (Lauffen/Neckar, ) Beim Werkzeugschleifen entscheiden wenige Tausendstel Millimeter über die Qualität der gefertigten Werkzeugschneiden. Eine zentrale Rolle spielen dabei die Spannmittel. Angesichts kleiner Losgrößen und unterschiedlichster Werkzeuge sind regelrechte Alleskönner gefragt: Präzise für exakte Schneidengeometrien und oberflächen. Schlank für einen ungehinderten Schleifscheibenauslauf. Kräftig, damit auch kurze Einspanntiefen und hohe Schleifabträge möglich sind. Variabel, um viele unterschiedliche Schaftdurchmesser abzudecken. Hinzu kommt, dass immer mehr Betriebe automatisierte Schleifmaschinen einsetzen, um die laufenden Kosten zu senken. Auch darauf müssen die Spannmittel abgestimmt sein. Ein Vergleich zeigt, wo die Unterschiede der einzelnen Systeme liegen und für wen sich welche Lösung rechnet.

Sowohl beim Produktionsschleifen von Standard- und Sonderwerkzeugen als auch beim Nachschärfen von Schaftwerkzeugen sind drei Faktoren entscheidend: Präzision, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit. Alle drei werden maßgeblich vom Spannmittel beeinflusst, erst recht wenn es um Lösungen für die automatisierte Bearbeitung geht.

Spannzangenfutter: Preisgünstig, aber wenig genau

Am preisgünstigsten sind universelle Spannzangenfutter, die automatisiert betätigt werden. Für die automatisierte Beladung wird jedes Werkzeug manuell in eine Spannzange gefügt und im Magazin der Maschine abgelegt. Aufgrund ihrer Bauart verfügen die Aufnahmen über eine relativ unpräzise Rundlauf- und Wechselwiederholgenauigkeit, die noch dazu im Laufe der Zeit weiter nachlässt. Häufig kommt es beim Schleifen dann zum Taumelschlag, der präzise Schleifergebnisse unmöglich macht. Während Spannzangenfutter für einfache Schärfanwendungen eingesetzt werden, stoßen Sie aufgrund der mangelnden Präzision bei anspruchsvolleren Aufgaben sehr schnell an ihre Grenzen. Hinzu kommt, dass die Schleifpartikel den Aufnahmen so stark zusetzen, dass sie verkleben und der gesamte Prozessablauf gestört werden kann. Qualitätseinbußen, Maschinenausfälle und ein hoher Reinigungsaufwand können die Folgen sein. - Risiken, die heutzutage immer weniger Schleifbetriebe in Kauf nehmen wollen.

Hydro-Dehnspannfutter: Hochpräzise und wirkungsvoll

Wer auf Nummer Sicher gehen möchte, entscheidet sich beim Werkzeugschärfen also eher für Präzisionsaufnahmen, die zwar hochpreisiger sind, dafür aber eine dauerhaft hohe Rundlaufgenauigkeit bieten und zugleich wesentlich anwenderfreundlicher sind. So haben sich im automatisierten Schleifbetrieb kraftbetätigte Hydro-Dehnspannfutter bewährt, die keine schmutzanfällige Öffnungen oder Spalten haben und daher besonders wartungsfreundlich sind. Ihr hohe Rundlauf- und Wechselwiederholgenauigkeit kommt unmittelbar der Schneidengeometrie der Werkzeuge zugute. Anwender profitieren von einem gleichmäßigen Materialabtrag und von einer hohen Prozesssicherheit. Zudem dämpft das Hydrauliksystem der Aufnahmen die beim Schleifen auftretenden Schwingungen und sorgt damit für eine hervorragende Oberflächenqualität. Das hervorragende Schleifergebnis wirkt sich auch auf die späteren Verwender der Werkzeuge aus: Die exzellente Form- und Maßhaltigkeit an der Werkzeugschneide erhöht die Standzeit der Werkzeuge um bis zu 75 Prozent.

Ähnlich wie bei Spannzangenaufnahmen werden die Werkzeuge auch bei Hydro-Dehnspannfuttern zunächst manuell in Zwischenbüchsen gefügt, magaziniert und anschließend von der Maschine automatisiert in das Dehnspannfutter auf der Maschinenspindel gewechselt. Bei der Auswahl eines Hydro-Dehnspannfutters für die Schleifmaschine lohnt es sich, genau hinzusehen. So hat der Lauffener Spannmittelspezialist SCHUNK seine Aufnahmen an der Futternase mit einer Fase von 25° ausgestattet, was deren Störkontur um 40 % reduziert.

Die hohe Qualität von Hydro-Dehnspannfuttern hat allerdings auch ihren Preis. Sowohl die Aufnahme an sich als auch die Zwischenbüchsen unterscheiden sich auch preislich von Spannzangenaufnahmen und Spannzangen.

Die Schlankmacher beim Schärfen

Weit verbreitet ist mittlerweile auch eine Kombination aus Präzisionsaufnahme und Präzisionsverlängerung. Statt in Spannzangen oder Hydro-Dehnspannbüchsen werden die Werkzeuge in diesen Fällen in Werkzeughalterverlängerungen magaziniert und zum Schärfen beispielsweise in Hydro-Dehnspannfutter gespannt. Dabei richtet das Hydro-Dehnspannfutter die Verlängerung mit dem Werkzeug optimal auf und dämpft zugleich auftretende Vibrationen. Zudem sorgt die Verlängerung für eine minimale Störkontur.

Werden TENDO Hydro-Dehnspannfutter und TRIBOS Verlängerung kombiniert, liegt die erreichbare Rundlaufgenauigkeit bei normalen Werkzeuglängen bei 0,003 bis 0,006 mm, gemessen an der scharfen Schneide. Diese exzellente Rundlaufgenauigkeit macht es möglich, eine besonders präzise Werkzeuggeometrie zu erzielen.

Um die Werkzeuge zu spannen nutzt die Polygonspanntechnik einen polygonförmigen Querschnitt. Zum Werkzeugwechsel wird der Werkzeughalter mit Hilfe einer hydraulischen Spannvorrichtung mit einer definierten Kraft beaufschlagt, die Spannbohrung verformt sich die innerhalb des dauerelastischen Bereichs und der Werkzeugschaft lässt sich in die dann kreisrunde Bohrung fügen. Sobald die Kraft weggenommen wird, geht die Spannbohrung in ihren Ausgangszustand zurück und spannt das Werkzeug absolut sicher. Innerhalb weniger Sekunden ist der Werkzeugwechsel erledigt. Der Spannvorgange kann mehrere tausend Male wiederholt werden, ohne dass es zu Ermüdungserscheinungen oder zu einem Verlust der hohen Rundlauf- und Wechselwiederholgenauigkeit kommt. Die Verlängerungen sind unempfindlich gegen Schmutz. Selbst kleinste Schleifpartikel können ihnen nichts anhaben. Aufgrund ihrer geschlossenen Bauweise sind sie zudem vollkommen wartungsfrei. Für die automatisierte Beladung der Schleifmaschine gibt es die Polygonspannverlängerungen auch mit Greiferbund.

Ähnlich einzusetzen sind Warmschrumpfverlängerungen. Diese werden in einer Warmschrumpfanlage erhitzt, so dass sich die Bohrung geringfügig ausdehnt. Anschließend lässt sich der Werkzeugschaft fügen und die Verlängerung wird wieder abgekühlt. Dabei schrumpft die Aufnahme auf ihre Ursprungsgröße und spannt das Werkzeug vollkommen sicher. Bei Warmschrumpfaufnahmen besteht allerdings ein doppeltes Risiko: Zum einen kommt es immer wieder vor, dass sich Bediener an der Aufnahme verbrennen. Zum anderen büßen die Aufnahmen zum Teil im Laufe der Zeit ihre anfänglich hohe Wiederholgenauigkeit ein. Hinzu kommt, dass Warmschrumpfanlagen deutlich kostspieliger sind als eine hydraulische Spannvorrichtung für Polygonspannfutter.

Universalspannfutter: Die Profiliga zum Werkzeugschärfen

Wer beim automatisierten Werkzeugschärfen möglichst flexibel sein will und zugleich auf eine hohe Präzision angewiesen ist, sollte den Einsatz von Universalspannfuttern in Erwägung ziehen. Ein einziges Futter deckt dabei ohne zusätzliche Spannzangen, Zwischenbüchsen oder Verlängerungen ein breites Spektrum an Schaftdurchmessern ab. Jüngstes Beispiel für ein solches Profi-Schärffutter ist das hochgenauen Prismenspannfutter PRISMO von SCHUNK. Es spannt sämtliche Schaftdurchmesser zwischen 5 und 20 Millimeter hochpräzise und sicher. Bei einer Ausspannlänge von 2,5 x D und einem Werkzeugdurchmesser von 20 mm gewährleistet das Schärffutter eine Spannwiederholgenauigkeit < 0,005 mm. Dabei verhindert es zugleich Taumelschlag. Mit seinem variablen Spanndurchmesser, einer dreifachen Prismenführung sowie ineinander verzahnte Spannbacken bietet die flexibel einsetzbare Aufnahme ideale Voraussetzungen für die automatisierte Fertigung kleiner Losgrößen.

Bei PRISMO wird jede der fünf hartstoffbeschichteten Spannbacken von einem erodierten Doppelprisma geführt. Ein drittes Prisma ist unmittelbar auf die Spannfläche erodiert, die direkt am Werkzeugschaft anliegt. So passt sich das Spannmittel exakt an den jeweiligen Werkzeugdurchmesser an - ein deutlicher Unterschied zu bisher am Markt erhältlichen Lösungen, bei denen die Spannfläche einfach nur rund geschliffen ist. Selbst Einlippenbohrer und Werkzeuge mit Drall können in dem Schärffutter von SCHUNK präzise bearbeitet werden. Aufgrund der diamantähnlichen Hartstoffbeschichtung halten die Spannbacken selbst extremen Beanspruchungen durch Hartmetallwerkzeuge auf Dauer stand.

Der konstruktive Aufbau, die Grundhülse sowie die robuste Bauweise verleihen dem Futter eine ausgesprochen hohe Steifigkeit. Zudem vermindern die stabilen Führungen ein Aufschwingen der Schleifscheiben. Um Verschmutzungen zu verhindern und die hohe Präzision dauerhaft zu erhalten, wird die Aufnahme im Schleifbetrieb mit gereinigtem Öl gespült. Unabhängig vom Werkzeugdurchmesser bleibt die x-Achse des Schleiffutters unverändert. Alle Backen 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. Um das Prismenspannfutter an die Schleifmaschine anzuschließen, bietet SCHUNK für die Schnittstellen der wichtigsten Werkzeugschleifmaschinenhersteller den passenden Flansch an, mit dem sich das Futter einfach und schnell ausrichten und justieren lässt.

Systemneutraler Ausrüster

Der Lauffener Spann- und Greiftechnikspezialist SCHUNK verfügt über ein extrem breites Spektrum präziser Werkzeughaltersysteme zum Werkzeugschärfen. Mit über 1.800 Mitarbeitern, einem flächendeckende Netz von Fachberatern in Deutschland, 23 eigenen Ländergesellschaften, Vertriebspartnern in über 50 Ländern der Erde sowie einem weltweit aktiven Service stellt das Familienunternehmen sicher, dass Anwender systemneutral beraten werden und jeweils die für sie optimale Spannlösung erhalten.

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