HAIMER Safe‑Lock™ Werkzeugspannung: Sicher, effizient und langlebig

Das HAIMER Safe-Lock™ Ausziehschutzsystem gewährleistet sichere Schneidwerkzeugspannung. Spezielle Antriebsnuten im Werkzeughalter passen perfekt zu den spiralförmigen Nuten am Schaft des Schneidwerkzeugs, wodurch Reibungskräfte und ein formschlüssiger, positiver Verbund entstehen. Dies verhindert effektiv, dass das Schneidwerkzeug aus dem Werkzeughalter herausgezogen wird. Zudem steigert es die Produktivität durch höhere zulässige Drehzahlen und längere Werkzeugstandzeiten.

Mittlerweile hat sich Safe-Lock™ als De-facto-Standard im Bereich Werkzeugspannung für Fräsoperationen etabliert. In den letzten 10 Jahren seit der Einführung des Safe-Lock™-Systems wurde immer wieder bestätigt, dass diese Spannmethode herkömmlichen Frässpannfuttern und Weldon-Schaftwerkzeughaltern oft deutlich überlegen ist. Dies beweisen zahlreiche Lizenzpartner, von denen einige zu den weltweit führenden Schneidwerkzeug- und Werkzeughalterherstellern zählen – beispielsweise Walter, Widia, Sandvik Coromant, Seco Tools, Sumitomo, Kennametal, Helical, Emuge Franken, Data Flute, Niagara, OSG und Mapal. 2017 entschieden sich auch Iscar und Ingersoll, Werkzeuge mit Safe-Lock™-Schaft anzubieten. Darüber hinaus ist das Portfolio an Schrumpf-, Spannzangen- und Hydraulikspannfuttern mit Safe-Lock™ in den letzten Jahren stark gewachsen. Neben den Safe-Lock™-Hydraulikspannfuttern von Kennametal arbeitet Mapal bereits daran, sein Hydraulikspannfutter-Angebot mit Safe-Lock™ auf den Markt zu bringen.

Andreas Haimer, Geschäftsführer der HAIMER GmbH, erklärt: „Wir sind stolz, dass unser Safe-Lock™ Ausziehschutzsystem sich als neuer Standard in der Schwerzerspanung und im Schruppfräsen etabliert hat und auch in anderen Bereichen wie dem Trochoidalfräsen immer wichtiger wird. Wir freuen uns auch über unsere neuen Lizenzpartner, die das Safe-Lock™-Portfolio erweitern und es für mehr Anwender verfügbar machen.“

Erfolgreich in der Luft- und Raumfahrtindustrie

Safe-Lock™ entstand aus den Anforderungen der Schwerzerspanung, die in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Energieerzeugung tägliche Herausforderung darstellt. Innovative Materialien wie diverse Titanlegierungen sind nicht nur leicht, sondern auch sehr steif, korrosionsbeständig und schwer zerspanbar. Das betrifft nicht nur Maschinenkonzepte und Prozesse, sondern auch die eingesetzten Schneidwerkzeuge und Werkzeughalter.

Viele Werkstücke werden aus dem Vollen gefräst – dabei wird bis zu 90 % des Materials entfernt. Um den Prozess ökonomisch wie qualitativ zu optimieren und eine hohe Zeitspanvolumen zu erreichen, werden hohe Drehmomente und Vorschübe bei niedrigen Drehzahlen gewählt. Doch bei dieser High Performance Cutting (HPC)-Operation treten hohe Auszugskräfte auf. In Kombination mit hohen Schnittkräften und aggressiven Vorschüben entsteht eine Biegebewegung des Werkzeugs im Halter, die das Risiko des Werkzeugausziehens erhöht. Besonders betroffen sind alle Werkzeughalterkonstruktionen, die präzise Spannung und hohe Rundlaufgenauigkeit bieten – wie Schrumpf-, Hydraulik- oder Frässpannfutter.

Daher ist Safe-Lock™ in der Luft- und Raumfahrtindustrie weit verbreitet. Alexander Steurer, Senior Manager NC-Programmierung Stator-Komponenten bei MTU Aero Engines in München, erläutert die Entscheidung für das HAIMER-System: „Durch die Einführung von Safe-Lock™ und der Schrumpftechnik von HAIMER können wir Prozesssicherheit auch bei der Zerspanung anspruchsvoller Hochtemperaturwerkstoffe garantieren. Das ist eine Voraussetzung für reibungslose Fertigung von Ringen und Gussbauteilen bei unserem hohen Automatisierungsgrad. Die Kombination aus Ausziehschutz und höchster Rundlaufgenauigkeit des Safe-Lock™-Systems führt zu geringen Vibrationen und damit zu einem sehr stabilen Zerspanungsprozess. Durch erhöhte Schnitttiefen und Vorschübe kann die Zeitspanvolumen signifikant gesteigert werden. Und dank der verbesserten Rundlaufgenauigkeit der HAIMER-Schrumpffutter wird die Werkzeugstandzeit um bis zu 50 % verbessert.“

Die Vorteile von unter 3 µm Rundlauf durch das symmetrische Safe-Lock™-Design, optimale Wuchtgüte und die einfache Längen-Voreinstellung waren wesentliche Gründe für MTU, auf das HAIMER-System umzusteigen, statt Whistle Notch oder Weldon weiterzuverwenden. Zwar verhindern diese Systeme ebenfalls Werkzeugausziehen, sind aber konstruktionsbedingt unsymmetrisch und bieten daher unzureichende Rundlauf- und Wuchtgenauigkeit.

Höhere Produktivität mit Safe-Lock™

Safe-Lock™ hat nicht nur in der Luft- und Raumfahrt begeisterte Anhänger. Bei Glätzer weiß Geschäftsführer Daniel Rautenbach, wie hart umkämpft und anspruchsvoll die Automobilindustrie ist. Der CNC-Fertigungsspezialist in Solingen erklärt: „Perfekte Qualität und Liefertreue sind Grundvoraussetzungen, um in unserer Branche Angebote abzugeben. Die Preisgestaltung ist extrem wettbewerbsintensiv.“ In seinem Betrieb entscheidet Prozesseffizienz über Gewinn oder Verlust. Kompromisslose Qualität ist ein Muss.

Durch eines der größten Projekte in diesem Bereich wurde Ingo Schulten, Operations Manager, auf das HAIMER Safe-Lock™ Ausziehschutzsystem aufmerksam und setzte es ab Mitte 2013 ein. Die konkrete Anwendung war ein Bauteil für eine pneumatisch betätigte Lkw-Scheibenbremse aus Gusseisen mit Kugelgraphit, Typ EN-GJS-800-2. Zum Fräsen konkaver Konturen beträgt der Werkzeug-Werkstück-Kontakt nicht nur punktuell, sondern 30 bis 40 % der Werkzeuglänge. Ingo Schulten erklärt: „Die extrem hohen Eingriffs- und Schnittkräfte bewirken, dass das Werkzeug aus dem Halter herausgezogen werden will.“ Die eingesetzten Weldon-Spannfutter hielten das Werkzeug zwar im Halter, aber die Seitenschraube verhinderte gute Rundlaufgenauigkeit. Laut Schulten „war die Standzeit sehr instabil, was sogar zu Werkzeugbruch führte.“

Die Frästests mit Safe-Lock™ überzeugten ihn und die Mitarbeiter bei Glätzer. „Für mich war der Wechsel zu Safe-Lock™ offensichtlich, wie der Umstieg vom Handkurbel- auf den Elektrostarter beim Auto“, schwärmte Schulten. „Die Schnittdaten verbesserten sich signifikant. Die Standzeit stieg konsistent um 40 %.“

Vorteile beim High Speed Cutting (HSC)

Safe-Lock™ gewinnt auch in anderen Branchen und beim HSC-Fräsen mit Hochspiralfräsern sowie beim Trochoidalfräsen an Beliebtheit. Beim Trochoidalfräsen, wo Schnittgeschwindigkeit und axiale Schnitttiefe durch Softwareunterstützung erhöht werden können, wird die Produktivität deutlich gesteigert. Fräsoperationen laufen dreimal schneller bei größeren Schnitttiefen – auch bei harten und schwer zerspanbaren Materialien.

Doch das erhöht auch die Gefahr des Werkzeugausziehens. Obwohl beim Trochoidalfräsen meist nur ein dünner Span abgetragen wird, wird oft die gesamte Schneidenlänge des Werkzeugs genutzt. Dies führt zu höheren Axialkräften, die den Bediener zu sicherer Werkzeugspannung zwingen. 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 ideale Wuchtgüte und Rundlaufeigenschaften der Schrumpftechnik in Kombination mit der Spannungssicherheit des Safe-Lock™-Systems ermöglichen höhere Produktivität durch schnellere zulässige Drehzahlen und längere Standzeiten bei vollständiger Werkzeugsicherheit.

Sichere und effiziente Werkzeugspannung

Das Safe-Lock™-Prinzip lässt sich wie folgt erklären: Spiralförmige Nuten werden in den Werkzeugschaft geschliffen, die denselben Winkel haben wie die im Werkzeug. In Kombination mit speziellen, funkenerodierten formschlüssigen Antriebsnuten im Werkzeughalter (Schrumpffutter, Spannzangenfutter oder Hydraulikfutter) verhindern die Nuten, dass sich das Schneidwerkzeug bei extremer Bearbeitung verdreht oder aus dem Futter gezogen wird – was bei teuren Werkstücken sehr hohe Kosten verursacht. Die Kombination aus Ausziehschutz und hoher Rundlaufgenauigkeit führt zu weniger Vibrationen und sehr effizienten Zeitspanvolumen. Damit lassen sich die Zeitspanvolumen durch Erhöhung der Schnitttiefe und der Vorschübe signifikant steigern. Zusätzlich wird der Werkzeugverschleiß reduziert.

Zuvor auf der Haimer-Website vorgestellt.