Qualität nur vom Spezialisten

Mit zahlreichen Vorteilen wie hoher Rundlaufgenauigkeit, einfachem und schnellem Spannvorgang und schlanken Konturen haben sich Schrumpffutter immer mehr Freunde in der High-Tech-Szene der Metallzerspanung gemacht. Sie tragen zu hoher Präzision und Oberflächengüte an den Werkstücken bei und sind dabei meist wirtschaftlicher als alternative Werkzeughalter.

Lange Jahre wurde der Werkzeugspannung nur geringe Beachtung geschenkt. Maschine, Spindel und Werkzeug galten bei der Zerspanung als die entscheidenden Faktoren. Doch diese Ansicht hat sich geändert. Wenn die Rundlaufgenauigkeit des Werkzeughalters nicht passt, stimmt auch das Fräsergebnis beziehungsweise die Oberflächengüte nicht. Werkzeug und Spindel leiden und verschleißen. Außerdem achten die Verantwortlichen vermehrt auf einen einfachen, schnellen und wiederholbaren Spannprozess. Schließlich summieren sich Facharbeiterminuten übers Jahr zu ganz beträchtlichen Kosten auf.

Insgesamt gesehen sind die Kosten für qualitativ hochwertige Werkzeughalter gering. Denn normalerweise verbleiben die Werkzeugaufnahmen, die bei der Erstausrüstung der Werkzeugmaschine gekauft werden, dauerhaft an der Maschine – weswegen die Aufnahme für gewöhnlich eine einmalige Investition ist, deren Vorzüge sich dauerhaft auszahlen. Studien haben nachgewiesen, dass die Gesamtausgaben für Werkzeugaufnahmen weniger als 0,5 Prozent der gesamten Werkstückkosten betragen. An der Werkzeugaufnahme zu sparen, lohnt sich also nicht, zumal diese erkennbar zu Qualität und Produktivität beitragen kann.

Innovative Unternehmen haben daher für ihre Werkzeuge verschiedene Spanntechniken unter die Lupe genommen und bewertet. Das Ergebnis ist augenfällig, wenn man durch ihre Fertigungshallen läuft: An vielen hochwertigen Bearbeitungszentren sieht man Fräswerkzeuge fast ausschließlich in Schrumpfaufnahmen.

Die fortschreitende Verbreitung von Schrumpffuttern hat vielfältige Gründe: Eine besondere Stärke dieser Spanntechnik ist zum Bespiel die konturbedingt hohe Rundlaufgenauigkeit, die sich im Bereich von 3 µm bewegt (bei einem Schrumpffutter mit einem Werkzeug, dessen Länge etwa den dreifachen Werkzeugdurchmesser beträgt). Sie resultiert aus dem rotationssymmetrischen Spannkörper, der ohne zusätzliche Elemente wie Nuten und Spannschrauben auskommt. Die Spannkraft wird ausschließlich über die anliegende Fläche übertragen, die sich nach dem Schrumpfvorgang rund um den Werkzeugschaft zusammenzieht. Dennoch sind nicht alle Schrumpffutter von Haus aus mit gutem Rundlauf gesegnet, sondern nur qualitativ hochwertige Schrumpffutter garantieren auch die hohe Rundlaufgenauigkeit im µm- Bereich.

Durch die Schrumpftechnik werden Haltemomente erzeugt, die herkömmliche Spannverfahren deutlich überragen. Bei einem Werkzeugdurchmesser von 20 mm garantiert Haimer zum Beispiel ein Haltemoment von 450 bis 800 Nm.

Die einfache Bauweise von Schrumpffuttern eröffnet einzigartige Möglichkeiten. Schrumpffutter können nahezu mit beliebigen Geometrien angefertigt werden. Vom extra schlanken Futter für die Bearbeitung tiefer Kavitäten im Formenbau bis hin zum dickwandigen Futter mit extremer Steifigkeit und Haltekraft für die Schwerzerspanung. Ob Hochgeschwindigkeits- (HSC) oder Hochleistungszerspanung (HPC) – mit Schrumpffuttern kann das gesamte Spektrum abgedeckt werden. Die hohe Spanngenauigkeit erlaubt zudem die Verwendung von Schrumpfverlängerungen. Der Anwender kann sich aus einem Baukasten das ideale Futter für seinen Zweck zusammenbauen. Mit Teleskopverlängerungen kann immer die optimale Länge eingestellt werden.

Die Vorzüge von Schrumpffuttern sind vielfältig: Nichts schlägt zum Beispiel die Werkzeugwechselzeiten eines Schrumpffutters, vorausgesetzt der Vorgang wird mit einem modernen induktiven Schrumpfgerät durchgeführt. Dann lassen sich Werkzeugwechsel innerhalb von 30 Sekunden durchführen: Futter erwärmen – altes Werkzeug herausnehmen – neues Werkzeug einsetzen – abkühlen - fertig. Das funktioniert immer und mit gleich bleibender Präzision, auch wenn der Werker in der 3. Schicht kein „Händchen“ für die Werkzeugmontage hat.

Mit dem Erfolg der Schrumpffutter ist die Zahl der Anbieter gewachsen. Doch das Angebot weist durchaus erhebliche Unterschiede auf. Wer in qualitativ hochwertige Werkzeughalter investieren will, sollte den Anbieter sorgfältig auswählen. Dabei ist darauf zu achten, dass er seine Produkte selbst fertigt und sich auf die Produktion von Werkzeugaufnahmen spezialisiert hat. Nur solche Unternehmen haben das Know-how, um für die verschiedenen Anwendungsfälle genau abgestimmte Werkzeugaufnahmen anbieten zu können.

Mit der Schrumpftechnik können Werkzeugmaschinen bis an ihre Leistungsgrenzen ausgelastet werden. Dafür muss sich der Anwender aber auf die gleich bleibende hohe Qualität der Zubehörteile verlassen können. Ein Prozess, der einmal mit großem Aufwand optimiert wurde, muss auch nach längerer Zeit noch zuverlässig laufen, auch mit Ersatz- oder Schwesterwerkzeugen.

Hier ist ein zuverlässiger Hersteller gefragt, denn hinter wohlklingenden Handelsmarken verbergen sich nämlich oft unterschiedliche Hersteller mit fragwürdigen Qualtitätsniveaus.

Die Haimer GmbH, Igenhausen, Spezialist für hochpräzise Werkzeugspanntechnik, ist führend im Bereich des Werkzeugschrumpfens. Die Marktführer weisen auf konstruktive Unterschiede hin, die den Leistungsvorsprung der Haimer-Schrumpffutter bewirken: Wichtig ist zum Beispiel eine enge Passbohrung, die das Werkzeug in einem möglichst langen Bereich umfasst. Dabei spielt die Einführfase beim Fräsereingang eine wesentliche Rolle. Hier entscheidet sich, wie groß die Auskraglänge und damit die Steifigkeit des Werkzeuges ist. Schrumpffutter mancher Hersteller räumen der Einführfase fünf bis zehn Millimeter Länge ein. Folglich kommt es an dieser Stelle zu keiner Spannung, und es entsteht keine Haltekraft. Die Auskraglänge des Werkzeuges wird unnötig erhöht. Ähnlich verhält es sich am hinteren Ende der Passung, wo das Futter oft großzügig frei gedreht wird. Auch hier kann keine Spannung zustande kommen, die das Werkzeug hält. In Folge ist der Passungsbereich relativ kurz. Dazu kommt noch der Durchmesser der Passbohrung. Diesen hält Haimer ein klein wenig enger als andere Hersteller, was wiederum die Haltekräfte verstärkt.

Natürlich muss auch das Schrumpfgerät ins System passen. Enge Bohrungen und lange Passungen erfordern auch eine optimierte Schrumpftechnik. Einfachgeräte sind oft nur in der Lage, die Mitte der Spannbohrung zu erwärmen. Der breite Anwendungsbereich der Schrumpffutter lässt sich damit natürlich nicht erschließen.

Als Spezialist für Aufnahmentechnik investiert die Haimer GmbH permanent in Forschung und Entwicklung neuer Werkzeugspannsysteme und speziell in die Schrumpftechnik. Ein Beispiel dafür sind die neuen Haimer Power Shrink Chucks, die konstruktiv besonders vibrationshemmend ausgelegt sind. Diese Schrumpffutter helfen dabei, bei Schruppvorgängen auftretende Vibrationen durch extreme Steifigkeit zu minimieren oder gar nicht erst entstehen zu lassen.

Und wenn alle Stricke reißen, gibt es noch das patentierte Haimer SafeLock-System. Safe Lock ist eine Auszugsvorrichtung mit Nuten, die in den Werkzeugschaft geschliffen werden. Sie verhindern in Kombination mit entsprechend gestalteten Werkzeugaufnahmen, dass bei Extrembearbeitungen das Werkzeug aus dem Futter gezogen wird. Mit Sage Lock lassen sich die Vorteile der neuesten verfügbaren Aufnahmesysteme wie zum Beispiel Schrumpftechnik acuh in der Schwerzerspanung bedenkenlos nutzen. Sind in das Schrumpffutter Safe Lock-Nuten eingeschliffen, erlaubt die stabilere und kompaktere Werkzeugspannung eine Bearbeitung mit noch größeren Schnitttiefen und höherem Vorschub.

Das Haimer Safe Lock-System ist prädestiniert für Anwender, denen in der Vergangenheit bei verschiedenen Spanntechniken das Werkzeug aus der Aufnahme gezogen wurde, so dass sie auf Weldon- oder Whistle Notch-Aufnahmen umsteigen mussten. Damit wurden jedoch wiederum Verluste an Rundlaufgenauigkeit, Wuchtgüte, Werkzeugstandzeit und Stabilität in Kauf genommen. Im Gegensatz dazu erzielt das Safe Lock-System große Erfolge mit Hochleistungswerkzeugen für die Schwerzerspanung von Aluminium (Spiralfräser) und Titan (Schruppfräser).

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