Spannmittel - OERTLI Werkzeuge AG

05/2012
Spannmittel
Das optimale Spannmittel für den individuellen Verwendungszweck – ein
Überblick.
Von Thomas Oertli
Das beste Spannmittel gibt es nicht. Wir haben jedoch für jeden Einsatzzweck, für jede Werkzeugart
und jede Bearbeitung das optimale und damit das beste Spannmittel. Aus diesem
Grund fokussieren wir uns nicht auf einen Typ Spannmittel, sondern legen von Fall zu Fall
fest, welches Spannmittel für den jeweiligen Einsatzzweck die besten Resultate bringt.
Die Auswahl vom optimalen Werkzeugspannmittel wird durch zahlreiche Faktoren beeinflusst:
Zerspanungsleistung, Massgenauigkeit, Oberflächenqualität, Rüstzeiten, Werkzeugverschleiss
und damit letztlich die Qualität des gefertigten Werkstücks und die Kosten, um es
herzustellen. Das Spannmittel hat dazu massgeblichen Einfluss auf die Lebensdauer von
Werkzeugen und auf die Beanspruchung der Maschinenspindel.
Spannzangenfutter
Der Einsatz von Spannzangenfuttern in der Holzbearbeitung ist weit verbreitet. Der Vorteil
vom Spannzangenfutter ist die hohe Flexibilität, da viele unterschiedliche Spannzangen eingesetzt
werden können. Das grosse Einsatzgebiet wird zusätzlich durch den variablen Spannbereich
der Spannzange weiter erhöht.
Funktion und Handling
Beim Festspannen der Spannzangenmutter schnürt sich die Spannzange um den Werkzeugschaft,
der dadurch kraftschlüssig im Spannzangenfutter gehalten wird. Weil sich die Spannzange
beim Festspannen elastisch verformt, können auch Schäfte mit grösseren Toleranzabweichungen
gespannt werden. Der grosse bis zu 1 mm möglichen Spannbereich führt jedoch
zu einem relativ schlechten Rundlauf, was eine entsprechend tiefe Wuchtqualität ergibt. Aus
diesem Grund empfehlen wir, den möglichen Spannbereich einer Spannzange nur im 0.1 mm
Bereich zu nutzen, und ansonsten für jeden Schaftdurchmesser die passende Spannzange zu
wählen.
Bild 1+2: Spannzangenfutter
Fazit
Das Spannzangenfutter ist ein gutes Futter für einfache Werkzeuge an die bezüglich Rundlauf
und Zerspanungsleistung keine besonderen Ansprüche gestellt werden. Bei steigenden
Leistungs- und Präzisionsanforderungen stösst das Spannkonzept des Spannzangenfutters
durch die mechanische Einspannung an seine Grenzen. Das Werkzeug ist bezüglich der
Spannkraft weder optimal noch hochpräzis eingespannt. Dadurch wirken bei der Bearbeitung
starke Kräfte auf Werkzeug und Futter. Das Werkzeug läuft ungenau, was nicht nur zu einer
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hohen Belastung – und damit erhöhtem Verschleiss von Futter und Werkzeug führt – sondern
auch das Bearbeitungsergebnis wird verschlechtert.
Handling:
Leistung:
Investition:
Dehnspannfutter: SINO und Hydro
Exzellente Dämpfungseigenschaften
Schwingungen, die durch den Bearbeitungsprozess entstehen, haben Auswirkungen auf die
Lebensdauer von Werkzeug und Maschinenspindel. Durch den besonderen Aufbau des SINO
und Hydro-Spannfutters werden diese Schwingungen reduziert. Die Vibrationsdämpfung bewirkt
nicht nur eine Verringerung der Mikroausbrüche an der Werkzeugschneide und eine geringere
Abnutzung, sondern erhöht gleichzeitig auch die Laufruhe. Daraus ergeben sich verlängerte
Werkzeugstandzeiten, eine Schonung der Maschinenspindel und die deutliche Verbesserung
der Werkstückoberflächen.
Rundlaufgenauigkeit
Die Rundlauf- und Wiederholgenauigkeit liegen beim Hydro und SINO-Futter bei hervorragenden
< 0.005 mm.
Vergleich SINO und Hydro
Die Spannfutter SINO und Hydro erbringen eine vergleichbare hohe Leistung bei gleichem
Preisniveau. Unterschiede finden sich im technischen Aufbau und dem Handling. Beim SINO-
Spannfutter ist eine Montagevorrichtung nötig, um die Fräser auf dem Spannfutter zu montieren.
Für die Montage des Hydro-Spannfutters hingegen ist ein einfacher T-Schlüssel ausreichend.
SINO-Spannfutter
Das SINO-Spannfutter besteht aus einer maschinenseitigen Schnittstelle, in der Regel HSK
63F, und einer im Futter integrierten Dehnbüchse. Die Kammer der Dehnbüchse ist mit einem
elastischen Material als Druckmedium gefüllt.
Funktion und Handling
Zur Montage müssen die Werkzeuge in einem Spannblock fixiert werden, dann wird das
Spannmittel mit einem Hakenschlüssel gelöst und der Werkzeugschaft eingeführt. Durch das
Anziehen der Überwurfmutter in axialer Richtung wir der nötige Druck auf die Dehnbüchse
aufgebaut und das Werkzeug gespannt. Beim Spannvorgang
wird die Überwurfmutter bis auf Anschlag angezogen
und dadurch eine Planauflage erreicht. Durch die Planauflage
der Überwurfmutter wird das ganze System zusätzlich
versteift und die Stabilität des Systems entsprechend erhöht.
Das Resultat ist eine hohe Spannkraft und eine exzellente
Rundlaufgenauigkeit.
Querschnitt SINO-Spannfutter
Fazit
Das SINO-Spannfutter eignet sich zum direkten Spannen von Schaftwerkzeugen mit zylindrischen
Schäften mit Durchmesser 12, 16, 20 und 25 mm. Für Zwischenabmessungen (Schaft-
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durchmesser 3 bis 20 mm) können Zwischenhülsen eingesetzt werden. Zwischenhülsen beeinträchtigen
jedoch die Spannqualität und reduzieren die hohe Präzision des Spannfutters.
Handling:
Leistung:
Investition:
Hydro-Spannfutter
Das Hydro-Spannfutter ist ein Universalspannfutter zum präzisen Spannen von Werkzeugen
mit zylindrischem Schaft. Im Innern des Hydrospannfutters befindet sich ein Hydrauliköl, welches
in einem Ringspalt um die Bohrung eingeschlossen ist.
Funktion und Handling
Mittels Sechskantquergiffschlüssel wird das Hydrauliköl durch einen Hydraulikspannsatz
(Druckschraube, Druckstift, Dichtung) komprimiert. Der entstandene Druck bewirkt eine
gleichmässige Verformung der Dehnbüchse wodurch der Werkzeugschaft mit hoher Rundlaufgenauigkeit
gespannt wird.
Dank der geschlossenen Konstruktion ist die Hydrobüchse
wartungsfrei und kann ohne Hilfsmittel oder Werkzeugmontagegerät
sofort benutzt werden. Durch das Drehen des T-
Schlüssels bis auf einen fixen Anschlag wird über das Ventil
Druck aufgebaut und der Werkzeugschaft innert Sekunden
zentriert und gespannt. Für die Demontage des Werkzeuges
wird die Schraube um ein paar Umdrehungen zurückgedreht.
Der Druck sinkt und das Werkzeug kann entnommen
werden.
Querschnitt Hydro-Spannfutter
Fazit
Das Hydro Spannfutter eignet sich zum präzisen, direkten Spannen von Schaftwerkzeugen
mit zylindrischen Schäften mit Durchmesser 12, 16, 20 und 25 mm. Für Zwischenabmessungen
(Schaftdurchmesser 3 bis 20 mm) können die Zwischenhülsen des SINO-Spannfutters
eingesetzt werden. Zwischenhülsen beeinträchtigen jedoch die Spannqualität und reduzieren
die sehr hohe Präzision des Hydro-Spannfutters und sind deswegen nicht empfehlenswert.
Da das Spannen und Lösen vom Werkzeug mit einem einfachen T-Schlüssel ohne grossen
Kraftaufwand von Hand ausgeführt werden kann, ist keine Montagevorrichtung nötig. Dadurch
ist ein sekundenschneller, einfacher Werkzeugwechsel möglich.
Handling:
Leistung:
Investition:
Schrumpfen
Schrumpffutter sind besonders schlank und haben keinerlei mechanische oder bewegliche
Teile. Mit Verlängerungen und Reduzierungen lassen sich verschiedene Spannfutterkonturen
modular zusammenbauen um dadurch an schwierig zugänglichen Stellen eines Werkstückes
entsprechende Fräsungen zu realisieren.
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Thermoschrumpffutter
Das Thermoschrumpffutter überzeugt durch eine sehr hohe Rundlaufgenauigkeit, eine optimale
kraftschlüssige Verbindung von Werkzeug und Aufnahme, minimalem Gewicht und seiner
schlanken Form.
Funktion und Handling
Im Thermoschrumpfgerät wird das Futter erwärmt. Durch die radiale Ausdehnung
kann das Werkzeug eingesetzt werden. Mit dem Abkühlen des Futters
und der radialen Schrumpfung in den Normalzustand wird das Werkzeug
sicher gespannt. Da sich beim Schrumpfvorgang das Material nur im elastischen
Bereich verformt und somit immer wieder in die ursprünglich Form
zurück geht, kann der Schrumpfvorgang praktisch unendlich oft wiederholt
werden.
Thermoschrumpffutter
Fazit
Das Thermoschrumpffutter ist geeignet für das hochpräzise Spannen von Werkzeugen mit
zylindrischem Schaft. Wenn höchste Präzision und Leistung sowie der modulare Einsatz von
Verlängerungen oder Reduktionen gefordert sind und die Bereitschaft besteht, den Schrumpfprozess
mit einem eigenen Schrumpfgerät oder bei seinem Werkzeugpartner durchführen zu
lassen. OERTLI ist im Werk Höri mit modernsten Vorrichtungen ausgerüstet und übernimmt
bei Bedarf den Werkzeugwechsel.
Handling:
Leistung:
Investition:
Kraftschrumpfen
Das TRIBOS Spannmittel basiert auf dem Prinzip Kraftschrumpfen. Es bietet gute Voraussetzungen
für Zerspanungsaufgaben in oder an schwer zugänglichen Werkstückbereichen, bei
welchen herkömmliche Spannsysteme nicht mehr eingesetzt werden können.
Funktion und Handling
Das TRIBOS Spannprinzip nutzt die Eigenspannung des Stahls. Durch gezielte Verformung
der polygonförmigen Aufnahmebohrung wird diese zylindrisch. In diesem Zustand kann der
Werkzeugschaft eingeführt werden. Bei der Druckreduzierung wird das Werkzeug über die
Eigenspannung des Stahls kraftschlüssig gespannt. Für die Montage ist eine spezielle Spannvorrichtung
nötig.
Querschnitt TRIBOS Spannmittel
CNC-Info_052012_Spannfutter.doc 4

Fazit
Das TRIBOS Spannmittel wird von OERTLI nur auf speziellen Wunsch von Kunden angeboten.
Die Leistung liegt unter denjenigen des Hydro- und SINO-Spannfutters und bietet im Vergleich
dazu nur sehr wenige Vorteile.
Handling:
Leistung:
Investition:
Mindesteinspannlänge
Bei allen OERTL CNC-Werkzeuge ist die Mindesteinspannlänge
mit dem Symbol K beschriftet. Wichtig! Die auf
dem Schaft gekennzeichnete Mindesteinspannlänge entspricht
den europäischen Sicherheitsvorgaben und ist
nicht die optimale, sondern nur die minimale Einspannlänge!
Richtig ist, den Schaft
so tief wie möglich in das Futter zu spannen und die Ausstandlänge
so kurz wie möglich zu halten.
Abbildung 1: Nach Norm (nicht optimal)
Abbildung 2: optimale Spannung (optimal!)
Abbildung 3: zu tief gespannt (nicht optimal)
Abbildung 1
Abbildung 2
Abbildung 3
CNC-Info_052012_Spannfutter.doc 5