Spannmoment: Die wahre Messgröße für Werkzeughalter-Effektivität?

Spannmoment: Ist dies der richtige Weg, Werkzeughalter-Effektivität zu messen?:

Teil 1 einer 2-teiligen Serie

In der Zerspanungsindustrie gilt die weitverbreitete Annahme, dass das Spannmoment das einzige Element ist, das aussagt, wie sicher ein Werkzeug im Werkzeughalter sitzt. Die Theorie: Je höher das Moment, desto unwahrscheinlicher zieht sich das Werkzeug heraus. Aber ist die Größe des Spannmoments wirklich die einzige Kennzahl, die Werkzeugsicherheit und letztlich Produktivität garantiert?

In einer Artikelserie analysieren wir die Effektivität des Spannmoments als Messgröße, wie es (oder nicht) in der Praxis funktioniert, betrachten Reibschlüsse und andere Werkzeugspannmethoden und schlagen einen besseren Weg zur Bewertung der Werkzeughaltung vor.

Was ist Spannmoment?

Spannmoment ist die Klemmkraft auf ein gehaltenes Objekt. In der Fertigung wird es häufig als Differenzierungsmerkmal für Spannsysteme genutzt. Theoretisch ist umso unwahrscheinlicher ein Werkzeugauszug, je höher die Spannmomentspezifikation. In vielen Fällen stimmt das, aber nicht zu 100 %.

Wenn von Spannmoment die Rede ist, denken die meisten an Werkzeugspannmethoden, die einen „Reibschluss“ zwischen Werkzeug und Werkzeughalter beinhalten. Dabei wird Druck ausgeübt, um Teile des Innendurchmessers des Werkzeughalters minimal zusammenzupressen und so um einen runden Werkzeugschaft zu klemmen. Frässpannfutter, Spannzangenfutter, Hydraulikspannfutter und Schrumpffutter nutzen diese Technik in unterschiedlichem Ausmaß.

Reibschluss setzte sich durch, weil er traditionell bessere Rundlaufgenauigkeit bot als ältere Systeme wie Weldon-Seitenspannfutter. Spannmoment wurde zum bevorzugten Bewertungskriterium, um Bedienern eine Möglichkeit zu geben, zwischen Reibschluss-Spannsystemen zu unterscheiden.

Spannmoment gilt heute als einer der „Big Four“ Standards für Werkzeug/Werkzeughalter-Effektivität, neben 1) Steifigkeit, 2) Genauigkeit und 3) Wuchtgüte. Verdient es diesen Platz wirklich, oder ist es an der Zeit, das Verhältnis zwischen Werkzeug und Werkzeughalter in der heutigen immer aggressiveren Zerspanungswelt genauer zu prüfen?

Sicherheit erhöhen

Zwar nützlich als Vergleichsmaßstab und tatsächlich Teil der Werkzeugsicherheit, garantiert keine Menge an Spannmoment zu 100 %, dass ein Werkzeug nicht aus dem Halter gezogen wird. Dies liegt an den stetig steigenden Kräften, denen Schneidwerkzeuge durch verbesserte Bearbeitungstechniken ausgesetzt sind. Aus diesem Grund schlagen wir, basierend auf jahrelanger Entwicklung und Fertigung von Werkzeughaltern, vor, das Spannmoment durch „Sicherheit“ als vierten Standard der Werkzeughalter-Effektivität zu ersetzen. „Werkzeugsicherheit“ im Werkzeughalter ist tatsächlich eine bessere und präzisere Beschreibung dessen, wonach Bediener suchen (neben Steifigkeit, Genauigkeit und Wuchtgüte), um die Produktivität in ihren Betrieben zu maximieren.

Verglichen mit Werkzeugsicherheit, die in Mikrometern messbar ist, ist Spannmoment ungenau, was die Fähigkeit des Halters betrifft, das Werkzeug 100 % der Zeit zu halten. Mit dem Aufkommen schnellerer Maschinenspindeln und aggressiverer Schrupp-Strategien (wie vollradiale Trochoidalfräsung) tritt das Problem des Werkzeugauszugs wieder als großes Thema auf. Die enormen Schnittkräfte in bestimmten Szenarien haben die Grenzen selbst bester Reibschluss-Spannsysteme offengelegt.

Lackmustest: Wenn Spannmoment 100 % Werkzeugsicherheit garantieren würde, warum werden 100 Jahre alte Weldon/Seitenhalter (mit schlechter Rundlauf- und Wuchtgenauigkeit) in der modernen Zerspanung noch immer eingesetzt?

Wenn Ihr Betrieb aggressives Schneiden oder Schruppen betreibt und Schaftfräserhalter nutzt, haben Sie wahrscheinlich schon Werkzeugsicherheitsprobleme erlebt. Im nächsten Artikel betrachten wir diese Formschluss-Technologie und wie sich andere Technologien entwickelt haben, um die genannten Attribute Steifigkeit, Genauigkeit, Wuchtgüte und Werkzeugsicherheit zu adressieren.

Zuvor auf Haimer-USA.com veröffentlicht