Werkzeugspannung:sicher und effizient

Die HAIMER Safe-Lock™ Auszugssicherung sorgt für eine sichere Klemmung der Schneidwerkzeuge. Spezielle Mitnahmekeile im Werkzeughalter passen perfekt zu den spiralförmigen Nuten am Schneidwerkzeugschaft und erzeugen so reibschlüssige Spannkräfte und einen formschlüssigen Formschluss. Dadurch wird ein Herausziehen des Schneidwerkzeugs aus der Werkzeugaufnahme wirksam verhindert. Darüber hinaus erhöht es die Produktivität durch höhere zulässige Drehzahlen und erhöhte Standzeiten.

Inzwischen ist Safe-Lock™ ein De-facto-Standard im Bereich der Werkzeughalterung für Fräsoperationen. In den letzten 10 Jahren, seit Einführung des Safe-Lock™ Systems, hat sich immer wieder bestätigt, dass diese Art der Werkzeugspannung konventionellen Fräsfuttern und Weldonschaft-Werkzeugaufnahmen oft deutlich überlegen ist. Das beweisen zahlreiche Lizenzpartner, von denen einige zu den weltweit führenden Herstellern von Schneidwerkzeugen und Werkzeughaltern zählen – zum Beispiel Walter, Widia, Sandvik Coromant, Seco Tools, Sumitomo, Kennametal, Helical, Emuge Franken, Data Flute, Niagara, OSG und Mapal. 2017 haben Iscar und Ingersoll beschlossen, auch Werkzeuge mit dem Safe-Lock™-Schaft anzubieten. Darüber hinaus ist das Portfolio an Safe-Lock™-Werkzeughaltern für Schrumpf-, Spannzangen und Hydrodehnspannfutter in den letzten Jahren viel größer geworden. Zusätzlich zu den Safe-Lock™ Hydrodehnspannfuttern von Kennametal arbeitet Mapal bereits daran, sein Hydrodehnspannfutterangebot mit Safe-Lock™ auf den Markt zu bringen.

Andreas Haimer, Geschäftsführer der HAIMER GmbH, erklärt:„Wir sind stolz darauf, dass sich unsere Auszugssicherung Safe-Lock™ als neuer Standard in der Schwerlast- und Schruppindustrie etabliert hat und auch in anderen immer mehr an Bedeutung gewinnt Bereiche wie trochoidales Fräsen. Wir freuen uns auch sehr über unsere neuen Lizenzpartner, die dazu beitragen, das Safe-Lock™-Portfolio zu erweitern und es auch für mehr Endbenutzer verfügbar zu machen.“

Erfolgreich in der Luft- und Raumfahrtindustrie

Safe-Lock™ ist aus den Anforderungen der Schwerzerspanung entstanden, die eine tägliche Herausforderung in der Luft- und Raumfahrt und der Energieerzeugungsindustrie darstellt. Innovative Materialien wie verschiedene Titanlegierungen sind nicht nur leicht, sondern auch sehr steif, korrosionsbeständig und schwer zu bearbeiten. Dies betrifft nicht nur die Maschinenkonzepte und Prozesse, sondern auch die eingesetzten Schneidwerkzeuge und Werkzeugaufnahmen.

Viele Werkstücke werden aus einem massiven Block gefertigt – bei diesem Fräsvorgang werden bis zu 90 % des Materials abgetragen. Um den Prozess sowohl wirtschaftlich als auch qualitativ zu optimieren und um ein hohes Zeitspanvolumen zu erreichen, werden hohe Drehmomente und Vorschübe bei niedrigen Drehzahlen gewählt. Bei diesem High Performance Cutting (HPC) treten jedoch hohe Zugkräfte auf. In Kombination mit hohen Schnittkräften und aggressiven Vorschüben entsteht eine Biegebewegung des Werkzeugs im Werkzeughalter, die letztendlich das Risiko des Werkzeugauszugs erhöht. Dies betrifft insbesondere alle Werkzeughalterausführungen, die eine genaue Spannung und eine hohe Rundlaufgenauigkeit bieten, wie zum Beispiel Schrumpf-, Hydro- oder Fräsfutter.

Infolgedessen ist Safe-Lock™ heute in der Luft- und Raumfahrtindustrie weit verbreitet. Alexander Steurer, Senior Manager NC - Programming Stator Components bei der MTU Aero Engines in München, begründet die Entscheidung für das HAIMER System:„Durch die Einführung von Safe-Lock™ und der Schrumpftechnologie von HAIMER können wir die Prozesssicherheit auch beim Fräsen gewährleisten anspruchsvolle Hochtemperaturmaterialien. Dies ist aufgrund unseres hohen Automatisierungsgrades eine Voraussetzung, um einen reibungslosen Ablauf bei der Herstellung von Rahmen und Gussteilen zu gewährleisten. „Die Kombination aus Auszugssicherung und höchster Rundlaufgenauigkeit des Safe-Lock™-Systems führt zu einer geringen Vibration und damit zu einem sehr stabilen Bearbeitungsprozess. Durch die erhöhten Schnitttiefen und Vorschübe kann das Zeitspanvolumen deutlich gesteigert werden. Und dank der verbesserten Rundlaufgenauigkeit der HAIMER Schrumpffutter erhöht sich die Standzeit um bis zu 50 %.

Die Vorteile des symmetrischen Safe-Lock™-Designs von weniger als 3 µm Rundlauf, gepaart mit optimaler Balance und der Möglichkeit zur einfachen Längenvoreinstellung waren für MTU wesentliche Gründe, auf das HAIMER-System umzusteigen, anstatt weiterhin Whistle Notch- oder Weldon-Werkzeuge zu verwenden Systeme. Während diese anderen Systeme tatsächlich das Herausziehen des Werkzeugs verhindern, sind beide vom Design her unsymmetrisch und bieten daher eine unzureichende Rundlauf- und Auswuchtgenauigkeit.

Höhere Produktivität mit Safe-Lock™

Aber nicht nur in der Luft- und Raumfahrtindustrie hat Safe-Lock™ begeisterte Anhänger gefunden. Daniel Rautenbach, der bei Glätzer arbeitet, weiß, wie wettbewerbsintensiv und gründlich die Automobilindustrie sein kann. Der Geschäftsführer des Solingener CNC-Bearbeitungsspezialisten erklärt:„Einwandfreie Qualität und Liefertreue sind die Grundvoraussetzungen, um in unserer Branche zu punkten. Die Preise sind sehr wettbewerbsfähig.“ Daher hängt in seinem Geschäft der Unterschied zwischen Gewinn und Verlust von der Prozesseffizienz ab. Kompromisslose Qualität ist daher ein Muss.

Durch eines der größten Projekte in diesem Bereich wurde Ingo Schulten, Betriebsleiter, auf die HAIMER Safe-Lock™ Auszugssicherung aufmerksam und setzte sie Mitte 2013 ein. Die konkrete Anwendung war ein Teil für einen pneumatisch betriebenen Stapler Scheibenbremse, die aus Sphäroguss, Typ EN-GJS-800-2 bestand. Um konkave Konturen zu fräsen, ist der Kontakt zwischen Schneidwerkzeug und Werkstück nicht nur punktuell, sondern umfasst zwischen 30 und 40 Prozent des Werkzeugs. Ingo Schulten erklärt:„Die extrem hohen Eingriffs- und Schnittkräfte führen dazu, dass das Werkzeug aus der Aufnahme herausziehen möchte.“ Die verwendeten Weldon-Spannfutter sorgten dafür, dass das Schneidwerkzeug im Halter blieb, aber die seitliche Feststellschraube verhinderte, dass das Werkzeug eine gute Rundlaufgenauigkeit erreichte. Laut Schulten „war die Standzeit sehr instabil, was sogar zu Werkzeugbruch führte“.

Die Fräsversuche mit Safe-Lock™ überzeugten ihn und die anderen Mitarbeiter bei Glätzer. „Mir erschien der Wechsel zu Safe-Lock™ naheliegend, als würde man ein Auto mit einem Elektrostarter anstelle einer Kurbel starten“, erklärt Schulten begeistert. „Die Schnittdaten haben sich deutlich verbessert. Die Werkzeugstandzeit stieg konstant um 40 %.“

Vorteile des Hochgeschwindigkeitsschneidens

Auch in anderen Branchen und bei der HSC-Bearbeitung mit High-Helix-Schaftfräsern sowie beim Trochoidalfräsen wird Safe-Lock™ immer beliebter. Beim trochoidalen Fräsen, bei dem Schnittgeschwindigkeit und axiale Schnitttiefe durch Softwareunterstützung erhöht werden können, wird die Produktivität deutlich verbessert. Dadurch werden Fräsoperationen mit größeren Schnitttiefen dreimal schneller ausgeführt, selbst bei harten und schwer zerspanbaren Materialien.

Allerdings erhöht sich dadurch auch die Gefahr des Werkzeugauszugs. Auch wenn beim trochoidalen Fräsen meist nur ein dünner Span abgetragen wird, wird dabei oft die gesamte Länge der Schneide des Schneidwerkzeugs genutzt. Dadurch entstehen höhere Axialkräfte, die den Bediener dazu zwingen, auf eine sichere Werkzeugspannung zu achten. Ein Schrumpffutter mit Safe-Lock™ ist die ideale Lösung, da es mehr Sicherheit als das Weldon-System bietet, einfacher zu montieren ist und sehr präzise gespannt werden kann. Die idealen Auswucht- und Rundlaufeigenschaften der Schrumpftechnologie in Kombination mit der Klemmsicherheit des Safe-Lock™-Systems ermöglichen die Möglichkeit einer höheren Produktivität durch schnellere zulässige Geschwindigkeiten und längere Standzeiten bei vollständiger Werkzeugsicherheit.

Sicheres und effizientes Spannen von Werkzeugen

Das Safe-Lock™-Prinzip lässt sich wie folgt erklären:In den Schaft des Schneidwerkzeugs werden spiralförmige Rillen eingeschliffen, die den gleichen Winkel wie das Werkzeug haben. In Kombination mit speziellen erodierformschlüssigen Mitnehmern in der Werkzeugaufnahme (Schrumpffutter, Spannzangenfutter oder auch Hydrodehnspannfutter) verhindern die Nuten bei extremer Zerspanung ein Verdrehen oder Herausziehen des Schneidwerkzeugs aus dem Futter, was dann sehr hohe Kosten verursacht Herstellung teurer Werkstücke. Die Kombination aus Auszugsschutz und hoher Rundlaufgenauigkeit führt zu weniger Vibrationen und sehr effizienten Zeitspanvolumen. Damit ist es möglich, das Zeitspanvolumen durch Erhöhung der Schnitttiefe und der Vorschübe deutlich zu steigern. Außerdem wird der Werkzeugverschleiß reduziert.

Zuvor auf Haimers Website vorgestellt.