Wuchtgüte - OERTLI Werkzeuge AG

Wuchtgüte
Ursachen, Auswirkungen von Unwucht und richtig Auswuchten
Von Thomas Oertli
Moderne Bearbeitungsverfahren stellen spezielle Anforderungen an die Wuchtgüte und Rundlaufgenauigkeit
von Werkzeugen. Eine hohe Wuchtgüte sorgt für maximale Laufruhe selbst bei
hohen Drehzahlen und gewährleistet auf diese Weise beste Bearbeitungsergebnisse. Zudem
werden durch optimal gewuchtete Werkzeuge Schwingungen reduziert und die Maschinenspindel
geschont.
In der einschlägigen Literatur zum Thema „Unwucht“ wird sehr oft von Rotoren gesprochen.
Bildlich kann man den Ausdruck Rotor mit einem zylindrischen Hobelmesserkopf vergleichen.
Für unsere Produkte kann dieser Ausdruck auch mit Werkzeug oder Werkzeugsatz ersetzt
werden.
Ursachen für Unwucht
• Unsymmetrische Bauweise des Werkzeughalters:
z. B. Spannschraube bei Weldon-Aufnahmen, Einlassventil einer Hydrobüchse
• Unsymmetrische Massenverteilung infolge Fertigungstoleranzen/Montage:
z. B. fehlende oder defekte Schneiden, unterschiedlich schwere Druckbacken
• Fluchtungsfehler bei der Montage eines Werkzeugkörpers
z. B. Bohrung im Fräser nicht winklig zur Nabe, Naben nicht parallel
• Rundlauffehler:
z. B. Rundlauffehler der Fräsespindel oder Werkzeugaufnahme (Motorspindel)
• Rundlauffehler der Motorspindel
z. B. die Lagerung der Motorspindel oder Schnittstelle Motorspindel zur Frässpindel.
• Bei demontierbaren Werkzeugen die Toleranzen vom Spannsystem
z.B. Toleranz zwischen Bohrung und Frässpindel, Rundlauffehler Spannzange etc.
Auswirkungen der Unwucht
CNC INFO
März 2012
• Unwucht erzeugt Schwingungen / Vibrationen
• Schlechtere Oberflächenqualität
• Einschränkung der maximalen Drehzahl
• Schwingungen, die sich in der Maschine auf eine andere Spindel überlagern.
• Lagerschäden an der Spindel oder Motor.
• Erhöhter Schneidenverschleiss
• Bildung von Passungsrost an den Schnittstellen
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Statische Unwucht
Eine statische Unwucht entsteht, wenn der Schwerpunkt des rotierenden Körpers nicht auf der
gleichen Linie liegt wie die Drehachse des Körpers. Eine Ursache ist, dass das Gewicht des
Körpers nicht gleichmässig um die Drehachse verteilt ist, sondern auf einer Seite und Ebene
schwerer ist, als auf der anderen. (Bsp 1.: Übergewicht auf Seite B). Die Drehung des Körpers
verläuft dann nicht wie ein gleichmässiger Kreis, sondern wie ein Oval.
Seite A
Seite B
Seite A
Seite B
Ebene 1
Rotierender Körper
Rotierender Körper
Drehachse
Übergewicht
Schwingung
Schwingung
Achse des Körpers
Drehachse
Eine andere Ursache ist, dass die Achse des rotierenden Körpers nicht mit der
Drehachse übereinstimmt (siehe Bsp.: Die Achse des Körpers liegt über der Drehachse),
weil zwischen Spannfutter und Schaft Spiel ist. Die Schwingungen lassen
sich in beiden Fällen durch Auswuchten auf einer Ebene beheben.
Bespiel: Ein langer Fräser in einem Weldon-Futter hat in der Regel eine statische
Unwucht, da die Achse vom Fräser nicht mit der Drehachse vom Futter übereinstimmt,
sondern parallel zur Drehachse verschoben ist.
Beispiel: Ist an einem Fahrradreifen ein Gewicht befestigt, rumpelt das Rad bei
jeder Umdrehung, da der Schwerpunkt nicht auf mehr der Radachse liegt.
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Dynamische Unwucht
Seite A
Seite B
Dynamische Unwuchten treten auf, wenn der Schwerpunkt des rotierenden Körpers in Ruhelage
bleibt, aber die Achse des Körpers taumelt. Das liegt daran, dass auf beiden Seiten (Seite A
und B) und auf beiden Ebenen ein Übergewicht herrscht und so am Ende der Achse kreisförmige
Schwingungen auftreten. Diese Unwucht kann nur durch dynamisches Auswuchten in zwei
Ebenen beseitigt werden. In zwei Ebenen zu wuchten, macht vor allem bei langen, unsymmetrischen
Werkzeugen Sinn.
Seite A
Seite B
Ebene 1 Ebene 2
Schwingung
Rotierender Körper
Übergewicht
Drehachse
Übergewicht
Rotierender Körper
Schwingung
Bespiel: Ein langer Fräser in einem Spannzangenfutter hat in der Regel eine
dynamische Unwucht, da die Achse vom Fräser nicht mit der Drehachse vom
Futter übereinstimmt.
Beispiel: Man nimmt diese Form von Unwucht bei einem Autorad als „Flattern“
wahr. Sie werden daher dynamisch gewuchtet, was dazu führen kann, dass auf
beiden Seiten der Felge, innen und aussen, Ausgleichsgewichte angebracht werden
müssen.
Achse des Körpers
Drehachse
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Seite A
Korrektur
Seite B
Der Ausgleich von Unwucht
Unwuchtbedingte Kräfte und störende Schwingungen werden beseitigt, indem man auswuchtet.
Die Unwucht kann in der praktischen Realität niemals vollständig ausgeglichen werden. Es
bleibt immer eine gewisse Restunwucht zurück. Deshalb gilt: Auswuchten = Wirkungen der Unwucht
reduzieren
Die Auswucht-Güte
Die Genauigkeit einer Auswuchtung wird mit der Wuchtgüte G angegeben. Die Wuchtgüte gilt
immer nur für eine bestimmte Betriebsdrehzahl des Werkzeugs. Aus Wuchtgüte, Betriebsdrehzahl
und Gewicht des Werkzeugs wird die zulässige Restunwucht berechnet.
Eine sinnvolle Wuchtgüte ist überschritten, sobald der Rundlauffehler der Maschinenspindel
oder die Wiederholgenauigkeit beim Werkzeugwechsel die Wuchtqualität wieder zunichte machen
würde. Beispiel: Der Wechselfehler der HSK-Spindel liegt bei 0,002 mm.
Warum ist Auswuchten so wichtig?
Lebensdauer
Lager, Aufhängungen, Gehäuse und Fundamente werden durch unwuchtbedingte Schwingungen
stark beansprucht und der Verschleiss wächst. Produkte mit nicht ausgewuchteten Teilen
haben oft eine kürzere Lebensdauer. Die Lebensdauer der Schneiden wird durch die Unwucht
reduziert.
Sicherheit
Durch Schwingungen kann der Reibungsschluss an Schraub- und Klemmverbindungen verringert
werden, bis sich Messersitze lösen. Elektrische Schalter an Werkzeugmaschinen werden
durch Vibration gestört, hydraulische Leitungen können an den Anschlüssen brechen. Unwucht
kann die Betriebssicherheit einer Maschine nennenswert herabsetzen – Mensch und Maschine
werden gefährdet.
Wie wuchtet OERTLI?
Bei einem Werkzeugsatz werden alle Fräser, ausser dem obersten und untersten Fräser, einzeln
gewuchtet. Die minimale Restunwucht wird am zusammengesetzten Satz am obersten und
untersten Fräser korrigiert. Deshalb darf der oberste und unterste Fräser nicht ausgetauscht
werden, ohne den Satz neu zu wuchten; der komplette Satz muss neu gewuchtet oder die
Drehzahl reduziert werden.
Ebene 1 Ebene 2
Rotierender Körper
Korrektur
Drehachse
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Wir empfehlen Werkzeuge in regelmässigen Abständen neu wuchten zu lassen. Im Werk Höri
bieten wir einen prompten und professionellen Service für das Neuauswuchten von Werkzeugen
und Werkzeugsätzen.
Bei Fragen und Unklarheiten wenden Sie sich an unseren Product Manager Thomas Oertli.
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