Modernste Werkzeug- & Spannlösungen steigern Produktivität & Qualität

Eine Vielzahl neuer Spann- und Werkzeughaltesysteme bietet Herstellern viele Optionen in der Metallbearbeitung. Hier sind neue Systeme, die sowohl Teilequalität als auch Ihr Betriebsergebnis verbessern können.

Wer lange genug vor einem CNC-Bearbeitungszentrum stand, erkennt die Wichtigkeit hochwertiger Schneidwerkzeuge. Man weiß auch: Wenn man diese Bohrer, Schaftfräser und anderen Fräser nicht mit effizienten Werkzeugbahnen und passenden Vorschüben und Geschwindigkeiten antreibt, sind die Ergebnisse suboptimal.

Leider akzeptieren zu viele Zerspaner und Programmierer den Status quo beim Rest der Zerspanungsgleichung. Sie begnügen sich mit Weldon-Seitenklemmhaltern, die werkzeugtötenden Rundlauf erzeugen – oder machen mit abgenutzten Maschinenschraubstöcken weiter, die besser als Bootsanker dienen würden.

Zugegeben, Zerspaner sind oft der Gnade der Front-Office-Leute ausgeliefert und müssen jede neue Werkzeuginvestition rechtfertigen. Die gute Nachricht: Diese mühsame Aufgabe muss nicht herausfordernd sein. Schon eine geringfügige Produktivitäts- oder Qualitätsverbesserung reicht oft für ein unschlagbares Argument für Technologieinvestition – und wie Sie in den folgenden Beispielen sehen, liegt die Amortisation typischerweise in Monaten, manchmal Wochen, nicht Jahren.

Das Problem mit Werkzeughaltern

Betrachten Sie Werkzeughalter. Der Weldon-Schaft wurde 1918 von Werkzeugmacher Carl Bergstrom erfunden, nachdem er entdeckte, dass seine andere Erfindung – ein Schaftfräser mit 30°-Spiralnute – bei schweren Schnitten herauszog. Bergstrom tat, was jeder Zerspaner tun würde: Er schliff eine kleine Fläche auf den Schaft des Fräsers, bohrte und gewindete ein Loch in die Seite des Halters und nutzte eine Madenschraube, um den Fräser zu fixieren. Problem gelöst.

Ein Jahrhundert später hat sich dieser grundlegende Werkzeughaltebedarf nicht geändert. Tatsächlich ist er größer geworden – Zerspaner fahren heute schwerere Schnitte und härtere Materialien als Bergstrom sich vorstellen konnte. Was sich geändert hat: Spindeln drehen heute bis zu 100-mal schneller als die Cincinnatis und Garvins zu Bergstroms Zeiten. Das bedeutet: Der relativ hohe Rundlauf und Unwucht, für die Weldon-Halter bekannt sind, wird massiv verstärkt – was zu schlechter Standzeit und Teilequalität führt. Schlimmer: Solche Unwucht führt unweigerlich zu Spindelschäden – was jede Sorge um neue Werkzeughalterinvestition bei weitem überwiegt.

Die gute Nachricht? Eine Handvoll exzellenter Alternativen zu Weldon-Schaftfräsern und Seitenklemmhaltern steht bereit. Alle sind besser ausbalanciert und die meisten bieten gleichwertigen oder besseren Widerstand gegen Werkzeugauszug – und sie verbessern Fräs- und Bohroperationen garantiert, egal wie hart Sie das Werkzeug pushen.

Hier zwei Beispiele:

Himmlische Hydraulik-Werkzeughalter

Ronald West, Senior Global Product Manager Tooling Systems bei Kennametal Inc., erklärt, dass das Unternehmen drei Varianten hydraulischer Werkzeughalter plus Verlängerungen und Reduzierhülsen anbietet.

Wegen der höheren Spannkraft empfiehlt er die erste Variante – HydroForce – als Top-Wahl für Vollhartmetall-Schruppfräsen, Bohren und Reiben, gefolgt von High-Performance und Slim Line für Bohranwendungen. Er empfiehlt auch, den größtmöglichen praktischen Spannfutterbohrungsdurchmesser für die Anwendung zu wählen und per Reduzierhülse auf das Werkzeugmaß anzupassen. Das senkt Werkzeugkosten, erhöht Spannkraft und maximiert Flexibilität – der Adapter lässt sich für diverse andere Anwendungen im Betrieb nutzen. „Da alle Kennametal-Hydraulikspannfutter dieselben Features teilen, betrachte ich HydroForce mit seiner überlegenen Spannkraft und Genauigkeit als den ultimativen Werkzeughalter“, sagt er.

Keine heiße Luft: Schrumpfspannfutter

Brendt Holden stimmt voll zu: Gut ausbalancierte Werkzeughalter sind nötig – egal welche Spannmethode.

Präsident von Haimer USA, bietet er eine komplette Linie an Wuchtgeräten und eine breite Auswahl an Werkzeughaltern – ein großer Teil davon Schrumpfspannfutter.

„Wir sind Branchenführer bei induktiver Schrumpftechnologie und haben über 30 Schrumpfmaschinen-Modelle“, sagt er und fügt hinzu: Der Schrumpfprozess hat sich seit den frühen 90ern stark gewandelt. Damals nutzten die ersten Maschinen Heißluft, um den Halter zu erhitzen und die Bohrung weit genug auszudehnen, um ein Werkzeug einzulegen. Moderne Schrumpfgeräte nutzen stattdessen Induktionserwärmung – je nach Halterdurchmesser in nur zwei Sekunden. Schrumpfen ist extrem einfach, betont Holden, und bietet Genauigkeit innerhalb von 3 µm (0,0001″) oder besser, extrem hohe Spannkräfte und außergewöhnliche Balance. Zusätzlich können Werkzeughalter mit RFID-Chips für Tracking von Bearbeitungs- und Werkzeugdaten ausgestattet werden – für Industrie-4.0-Strategien.

Wichtig: Haimer und Kennametal bieten auch mechanische Werkzeughalter wie ER-Spannzangen und Frässpannfutter an, wie viele andere Hersteller. Wie gesagt: Wichtig ist, verfügbare Optionen zu testen und zu evaluieren, was in Ihrem Betrieb am besten funktioniert. Gleiches gilt für Werkstückspannsysteme. Obwohl ein hochwertiger, gewarteter Maschinenschraubstock seinen Platz hat, gibt es schnellere, stärkere und präzisere Optionen.

Nullpunkt-Spanntechnik

Eine davon kommt von Schunk Inc., wo stationärer Spanntechnik-Teamleiter Brad Evans auf die VERO-S-Schnellwechseltechnologie verweist. Sie kennen es vielleicht als Nullpunkt-Spannung.

Es nutzt einen Haltebolzen, der dem an jedem CNC-Bearbeitungszentrum-Werkzeughalter ähnelt, der direkt an Werkstück, Vorrichtung oder Schraubstock angebracht werden kann. Dieser kuppelt mit einem Spannmechanismus, der wiederum auf einer maschinenmontierten Grundplatte verschraubt ist. Das System bietet Lagewiederholgenauigkeit < 5 µm (0,0002″) Standard und 2 µm mit SPG-Spannstift. Luft- und Handbetätigung verfügbar, und je nach Teilegröße kann schon ein einzelner VERO-S-Spanner ein Werkstück sicher halten. Bevorzugt sind zwei oder mehr, sofern Platz vorhanden ist. Die Schunk-Website bewirbt über 1.000 Spannvarianten.

Paletten-Power

„VERO-S wird häufig in Palettier-Anwendungen genutzt“, sagt Evans. „Hier montieren Sie Schraubstock oder Vorrichtung auf einer Palette, befestigen Nullpunkt-Bolzen an der Palettenunterseite und spannen das Ganze per VERO-S auf den Tisch. Besonders beliebt bei 5-Achs-Bearbeitungszentren. Die Palette kann vom Bediener in Sekunden getauscht werden – oder, wenn die Maschine einen Roboter hat, vollautomatisch Werkstücke und/oder Paletten wechseln. Ich kenne Kunden, die ein Regal mit 30 oder 40 Paletten bestücken und ihre 5-Achs-Maschinen das ganze Wochenende unbeaufsichtigt laufen lassen. Wir haben auch Betriebe gesehen, die RFID-Tags an Paletten anbringen, scannen und so das Teileprogramm und Werkzeugoffset-Informationen laden. Wie auch immer genutzt: Nullpunkt und Palettierung ist ein massiver Zeitgewinn bei Setup und Zykluszeit.“

Die Herausforderung annehmen

Jemand, der 5-Achs-Bearbeitung kennt, ist Ray Strickland, VP Sales & Marketing bei Raptor Workholding Products Inc.

Das Unternehmen ist bekannt für seine breite Palette an Schwalbenschwanz-Vorrichtungen, Aufsätzen und Adaptern – alle designed für die hohe Reichweite und den kompakten Footprint, den 5-Achs-Arbeit braucht. Strickland sagt, die größte Nachfrage kommt lately von Betrieben, die mehr Teile auf ihre Maschinentische bekommen wollen. „Vor ein paar Jahren starteten wir die Raptor 720 Challenge“, sagt er. „Ein Monat hat 30 Tage, jeder Tag 24 Stunden – unser Ziel: Spindeln so viele dieser Stunden wie möglich drehen lassen. Wir haben jetzt mehrere Kunden mit weit über 680 Stunden Laufzeit pro Monat.“

Strickland führt diesen Erfolg auf Raptors palettierte Multi-Vorrichtungen zurück. Dank einzigartigem Design können Kunden ein Dutzend oder mehr Teile in eine 5-Achs-Fräsmaschine laden und später in der Schicht – oder am nächsten Tag – fertige Werkstücke vorfinden. Und dank der bald erscheinenden Nullpunkt-Spannprodukte können Bediener die gesamte Vorrichtung in Sekunden tauschen. „Es geht darum, die Maschine Chips machen zu lassen, während Sie nicht da sind.“

Nutzen Sie die neuesten Werkzeug- und Spanninnovationen?

Neue Spann- und Werkzeughaltesysteme bieten Herstellern viele Optionen in der Metallbearbeitung.

Diese Systeme können sowohl Teilequalität als auch Ihr Betriebsergebnis verbessern.

Welche setzen Sie ein? Machen Sie bei unserer Umfrage mit und teilen Sie Ihre Einsichten.

Welche der folgenden Technologien nutzen Sie?

Wie holen Sie das Maximum aus den neuesten Werkzeug- und Spannsystemen heraus? Teilen Sie Gedanken und Einsichten in den Kommentaren.