Im Vergleich

Metallzerspanung erreicht ihre Leistungsgrenzen, wenn Schwingungen auftreten, die sich aufs Werkzeug übertragen und Rattermarken auf dem Bauteil erzeugen. Oftmals genügt es aber schon, ein geeignetes Spannfutter zu verwenden, um das Potential der Maschine besser auszuschöpfen. Haimer hat einen Versuchsstand aufgebaut und eigene Produkte mit anderen Werkzeugspanntechnologien und -konzepten verglichen.

Die Haimer GmbH, Igenhausen, ist auf präzises Spannen von zerspanenden Werkzeugen spezialisiert. Insbesondere die Schrumpftechnik hat das Unternehmen in speziellen Maschinen und entsprechenden Schrumpffuttern derart verfeinert, dass sich damit hochgenaue und leistungsstarke Werkzeugspannungen realisieren lassen. Die Erfahrungen aus der eigenen Fertigung und zahllose „Selbstversuche“ haben dazu beigetragen, die Präzision auf garantierte 0,003 mm Rundlaufgenauigkeit zu trimmen. Durch viele Detailverbesserungen konnte Haimer außerdem die Haltemomente seiner Schrumpffutter in Abhängigkeit von der Größe des Spanndurchmessers auf bis zu 500 Nm (bei 20 mm Durchmesser) erhöhen, was dem Dreifachen manch anderer Standard-Schrumpffutter entspricht. Mit seinen Power Shrink Chucks hat Haimer Hochleistungsschrumpffutter auf den Markt gebracht, die sich fürs Schruppen und Schlichten gleichermaßen eignen. Sie zeichnen sich durch einen besonders schwingungsarmen Aufbau aus, der auch bei großen Schnitttiefen noch eine ausgezeichnete Oberflächenqualität ermöglicht. Ähnliches gilt für die neu entwickelten Power Collet Chucks, hochgenaue Spannzangenfutter, die sowohl den Einsatz von Standard-ER-Zangen als auch von Haimer HG-Zangen zulassen. Mit letzteren erreichen die Power Collet Chucks eine Rundlaufgenauigkeit von 0,005 mm. Um diese beiden Produkte mit anderen Werkzeugspanntechnologien und -konzepten zu vergleichen, hat Haimer in seiner eigenen Fertigung folgenden Versuchsstand aufgebaut: Die Maschine ist ein Bearbeitungszentrum DMC 60 H der Firma DMG, ausgestattet mit einer SK 40 Spindel und Emulsionskühlung (Castrol 299/7; 7%). Gespannt wird ein Fräswerkzeug der Firma Fraisa (Nr. C5277.610), ein zweischneidiger Hochleistungsfräser mit 16 mm Durchmesser, Eckenradius R2 und einer Auskraglänge von 70 mm. Beim Versuch galt es, ein Testwerkstück aus einer Aluminiumlegierung (AlCuMg1) zu bearbeiten, da bei diesem Werkstoff die Oberflächengüten deutlicher sichtbar werden als in Stahl. Zu fräsen waren verschiedene Bahnen mit unterschiedlicher Schnitttiefe. Für den ersten Teil der Versuchsreihe wählte Haimer die jeweils kürzesten erhältlichen Spannfutter von insgesamt sieben verschiedenen Konzepten – da-runter verschiedene Dehnspannfutter, Spannzangen- und Schrumpffutter. Die Rahmenbedingungen waren für alle gleich: Drehzahl 12.000 min-1, Schnittgeschwindigkeit 603 m/min, Zahnvorschub 0,2 mm, Vorschubgeschwindigkeit 4.800 mm/min, Eingriffsbreite 16 mm. Die zu fräsenden Schnitttiefen lagen bei 2,6 mm (entspricht einem Zeitspanvolumen von 199,7 cm3/min), 3,0 mm (230,4 cm3/min), 3,4 mm (261,1 cm3/min) und 3,8 mm (291,8 cm3/min). Bei den beiden Hydrodehnspannfutter erschienen die ersten Rattermarken bei einer Spantiefe größer als 2,0 mm; über 2,1 mm war es auch beim Einpress-Spannzangenfutter soweit. Das Spannzangenfutter ER ließ Ratterspuren ab einer Tiefe von 2,6 mm erkennen und das Polygonspannfutter ab 3 mm. Sowohl das Haimer Power Shrink Chuck als auch das Power Collet Chuck bewältigten Schnitttiefen bis zu 3,8 mm ohne sichtbare Rattermarken. Im zweiten Teil der Versuchsreihe wurden lange Werkzeugaufnahmen (160 mm) getestet, sofern sie in den jeweiligen Konzepten zur Verfügung standen. Die Rahmenbedingungen waren hier: Drehzahl 11.000 min-1, Schnittgeschwindigkeit 552 m/min, Zahnvorschub 0,2 mm, Vorschubgeschwindigkeit 4.400 mm/min, Eingriffsbreite 16 mm. Auch hierbei mussten verschiedene Bahnen mit unterschiedlicher Schnitttiefe gefräst werden, nämlich 0,8 mm (entspricht einem Zeitspanvolumen von 56,3 cm3/min), 1,2 mm (84,5 cm3/min), 1,4 mm (98,6 cm3/min) und 1,6 mm (112,6 cm3/min). Schon bei 0,7 mm Schnitttiefe war für das Einpress-Spannzangenfutter Schluss mit einwandfreier Oberflächengüte. Beim Spannzangenfutter ER waren die Rattermarken ab 0,8 mm nicht zu übersehen. Das Haimer Spannzangenfutter Power Collet Chuck erreichte eine Spantiefe von 1,6 mm ohne sichtbare Vibrationsspuren, und das Haimer Schrumpffutter Power Shrink Chuck kam sogar bis 1,8 mm Schnitttiefe, ohne zu rattern. Sowohl bei kurzen als auch bei langen Spannfuttern liegen zwischen dem schlechtesten und besten Ergebnis Welten: Es wurde doppelt soviel Material zerspant, und die Oberfläche sieht meist dennoch deutlich besser aus. Was die Wirtschaftlichkeit anbelangt, braucht man zur Beurteilung keinen Taschenrechner: Da die Investitionen für die einzelnen Futter nicht sehr weit auseinander liegen, rechnen sich die Spannfutter von Haimer auf jeden Fall. Die Ergebnisse waren auf der Maschine für diesen Einsatzfall reproduzierbar, lassen sich aber nicht 1:1 auf andere Anwendungen übertragen. Sie zeigen jedoch eine Tendenz in der Hochleistungszerspanung, die jeder Anwender für sich nachvollziehen kann. Die Haimer GmbH freut sich über Interessenten, die sich von den hier beschriebenen Ergebnissen überzeugen möchten. Haimer ist ein familiengeführtes mittelständisches Unternehmen in Igenhausen bei Augsburg und beschäftigt rund 180 Mitarbeiter weltweit. Mit fünf Tochterunternehmen – in Chicago, Hong Kong, Barcelona, im indischen Pune und in Steinach/Schweiz – agiert das Unternehmen auf allen Weltmärkten. Die Vertriebszentralen garantieren erstklassigen Service und kompetente Kundenberatung vor Ort. Produziert wird aber weiterhin ausschließlich im Fertigungsbetrieb am Heimatort in Igenhausen, wo 160 Mitarbeiter für Spitzenqualität sorgen.

www.haimer.de