Kommt das Energy Label für die Werkzeugmaschine? - Produktion.de

S6 Produktion 20. März 2008 • Messe-Special: METAV
Nr. 12
Werkzeughalter / Praxis
Mehr Sicherheit beim Werkzeugspannen
von Wolfgang Klingauf für Haimer
Produktion Nr. 12, 2008
IGENHAUSEN (sm). Die Luft- und
Raumfahrt-Industrie stellt hohe Anforderungen
an die Produktion. Auf der
Suche nach dem optimalen Spannfutter
für anspruchsvolle Hochleistungs-
Fräsbearbeitungen hat ein großer
amerikanischer Flugzeugbauer unter
anderem Schrumpffutter von Haimer
getestet, die mit dem neu entwickelten
SafeLock-System ausgestattet waren.
Die Fräsbearbeitung spielt bei der
Herstellung eines Flugzeugs eine bedeutende
Rolle. Es werden Formen
und Werkzeuge benötigt, die zur Produktion
von Spritz- und Druckgussteilen
dienen. Außerdem müssen
Schmiedeteile nachbearbeitet werden,
die dann beispielsweise im Fahrwerk
zum Einsatz kommen. Spezielle
Materialien (Aluminium, Titan, Verbundwerkstoffe)
und Geometrien in
der Luftfahrtindustrie bereiten immer
wieder Schwierigkeiten bei der Bearbeitung.
Eine weitere Besonderheit
Die Kür: Zerspanung von
Bauteilen für Flugzeuge
der Luftfahrtindustrie ist das Fräsen
von großen Strukturbauteilen, die
meist eine sehr hohe Anzahl Kavitäten
aufweisen. Diese Werkstücke werden
aus dem Vollen gefräst, wobei
oftmals bis zu 90 % des ursprünglichen
Materials zerspant werden. All
diese Bearbeitungen müssen in
höchster Qualität und Präzision ausgeführt
werden, wofür neben der
Werkzeugmaschine auch das Werkzeug
und sein Spannfutter verantwortlich
sind. Eine Herausforderung
stellt auch die Bearbeitung von Titanlegierungen
dar, weil hier bei geringer
Drehzahl ein hohes Zerspanvolumen
angestrebt wird.
Der Wettbewerbsdruck zwingt auch
die Luftfahrtindustrie, auf hohe Produktivität
zu achten. Das Hochleistungsfräsen
(High Performance Cutting,
HPC), bei dem die Antriebsleistung
der Maschine bis an die Grenzen
ausgenutzt wird, erfreut sich daher in
dieser Branche großer Beliebtheit.
Dafür haben die Spezialisten der Firma
Haimer ein kombiniertes Werkzeugspannsystem
namens SafeLock
entwickelt. Es kombiniert ein
Schrumpf- oder ein anderes hochpräzises
Spannfutter mit formschließenden
Elementen. Das Prinzip ist folgendes:
Am Fräserschaft werden
schraubenförmige Nuten eingeschliffen,
in die formschlüssige Mitnehmer
eingreifen. Durch die Schraubenform
der Nut kann das Werkzeug gleichzeitig
gegen Durchdrehen und Herausziehen
gesichert werden.
Das SafeLock-System hat nach intensiven
internen und externen Tests
schon mehrfach seine Praxistauglichkeit
bewiesen. Doch der größte und
beeindruckendste Härtetest wurde
vor kurzer Zeit bei einem großen
amerikanischen Flugzeughersteller in
der Produktion von neuen Flugzeugkomponenten
durchgeführt. Bei der
extremen Titanbearbeitung
wurden
die Werkzeuge
Haimer bietet die Hochleistungs-Schrumpffutter
Power Shrink Chuck in zwei Varianten –
als Lang- und Kurzausführung. Damit lassen
sich hohe Oberflächengüten erreichen sowie
Einsätze in der Schwerzerspanung realisieren.
Bilder: Haimer
bei allen hochpräzisen Werkzeugaufnahmen
aus dem Futter gezogen.
Dies hat zu großen Schäden bei den
teuren Werkstücken geführt. Alternativ
eingesetzte Weldonaufnahmen erreichten
jedoch nicht die Genauigkeit
und verursachten ungenügende
Werkzeugstandzeiten. Daher waren
die Produktionsverantwortlichen gerne
bereit, die neuen Haimer Power
Shrink Chucks mit SafeLock-System
zu testen. Auf einer vertikalen Portal-
Test bestanden: Power-Shrink-
Safe-Lock-Schrumpffutter
fräsmaschine mit HSK-A-100-Schnittstelle
wurde ein Power-Shrink-Safe-
Lock-Schrumpffutter eingesetzt, das
eine 32-mm-Bohrung und eine Länge
von 120 mm aufweist. Fürs Schruppen
und die Feinbearbeitung wurde
ein und dasselbe beschichtete Vollhartmetallwerkzeug
benutzt, mit einer
effektiven Schneidenlänge von
83 mm. Als Testwerkstück diente eine
kritische Flugzeugkomponente, die
aus Titan 6AL4V besteht. Im Versuch
Das Haimer-SafeLock-System ist eine Ausziehsicherung für Werkzeuge bei der Hochleistungszerspanung.
Die Grafik zeigt das System beim Einschrumpf-Vorgang.
wurde die Rundlaufgenauigkeit an
der Spitze des Werkzeuges in der Maschinenspindel
gemessen (gesamte
Auskraglänge: 171 mm). Sie betrug
mit der Haimer-SafeLock-Aufnahme
0,005 mm. Unter gleichen Bedingungen
wurden von einer Weldonaufnahme
eines Mitanbieters lediglich Werte
zwischen 0,05 und 0,08 mm erreicht
– über eine Zehnerpotenz schlechter
als die der Power-Shrink-SafeLock-
Futter. Auch das Herausziehen des
Werkzeugs war kein Thema: Es hat
sich dank SafeLock während der gesamten
Bearbeitung nicht im Futter
bewegt. Die Ergebnisse bei diesem
Härtetest haben sogar die Erwartungen
der Produktionsverantwortlichen
übertroffen: Die Werkzeugstandzeit
hat sich dank des SafeLock-Futters
mehr als verdoppelt. Sehr bemerkenswerte
Unterschiede wies ebenso
die Oberfläche auf. Sowohl beim
Schruppen als auch bei der Feinbearbeitung
kam es mit dem SafeLock-
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System zu keinen Vibrationen und infolgedessen
auch zu keinen Rattermarken
– im Gegensatz zum Weldon-
Futter. Dieser Unterschied war außerdem
deutlich hörbar. Die Ergebnisse
des letzten Härtetests vor offizieller
Markteinführung des SafeLock-Systems
unterstreichen die Vorteile dieser
revolutionären Werkzeugsicherung.
Das Prinzip des SafeLock-Systems
ist nicht auf Haimer-Schrumpffutter
beschränkt. Es lässt sich ebenso
in ein Spannzangenfutter oder auch
in ein Hydrodehnspannfutter integrieren.
Da Haimer diese zum Patent
angemeldete Lösung als Standard vielen
Zerspanern anbieten möchte, sind
Kooperationen mit Werkzeugherstellern
und anderen Anbietern von
Werkzeugaufnahmen im Gange. Deren
Erfahrungen und Ideen sollen
schließlich in weitere Optimierungen
des SafeLock-Systems einfließen.
Halle 4, Stand C44
www.haimer.com
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Bild: Haimer