Kräftige Hilfe Die einheitliche und leistungsstarke Revolverschnittstelle PTI

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Die PTI-Schnittstelle revolutioniert die Drehbearbeitung mit einheitlicher, leistungsstarker Technologie. Entwickelt am WZL der RWTH Aachen mit Industriepartnern, prägt sie als internationale Norm die Branche.

Ende der 1980er-Jahre widmete sich das Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen dem Themengebiet der Schnittstelle zwischen Maschine und Werkzeug, um Forschung und Standardisierung voranzutreiben. Ein erstes Entwicklungsergebnis war die HSK-Schnittstelle, die Mitte der 1990er-Jahre international genormt wurde. Während die HSK-Normen im Wesentlichen Schnittstellen für den rotierenden Einsatz in Spindeln für Bearbeitungszentren beschreiben, fehlen seitens der Drehmaschinen, insbesondere Revolverdrehmaschinen, entsprechende Normen. Vor diesem Hintergrund entwickelte das WZL gemeinsam mit Vertretern der deutschen Werkzeug-, Maschinen-, Revolver- und Spanntechnik-Industrie in den letzten Jahren eine leistungsfähige und für die Normung geeignete Revolverschnittstelle. Es entstand die PTI-Schnittstelle (Polygonal Turret Interface), deren internationale Normung im Oktober dieses Jahres mit der Herausgabe der dreiteiligen Norm ISO 5686-1 (Schaft), -2 (Aufnahme), -3 (Kupplung für AGW) abgeschlossen wurde.

Die historische Entwicklung des PTI

Die Werkzeugschnittstelle in Drehmaschinen fungiert als Verbindungselement zwischen der Revolverscheibe und dem Werkzeughalter, wodurch die während des Bearbeitungsprozesses entstehenden Kräfte und Momente von diesem Prozess auf die Maschinenstruktur übertragen werden. Die Qualität der hergestellten Bauteile und die Leistungsfähigkeit der Maschine hängen maßgeblich von der Steifigkeit und Genauigkeit dieser Werkzeugschnittstelle ab. Aufgrund der kontinuierlichen Zunahme der Antriebsleistungen und Prozesskräfte, bedingt durch die Verwendung von schwer zu bearbeitenden Werkstoffen, haben sich die Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften der Schnittstellensysteme verändert. Insbesondere bei der Verwendung von angetriebenen Werkzeugen wird eine höhere Übertragungsleistung auf diese Werkzeuge gefordert.

Derzeit existieren verschiedene genormte und herstellerspezifische Schnittstellensysteme, die teilweise durch Patente geschützt werden, was den Wechsel zwischen verschiedenen Werkzeugherstellern für Endanwender erschwert. Um die Vielfalt der Revolverschnittstellen zu reduzieren und eine neue einheitliche Werkzeugschnittstelle für Drehmaschinen zu schaffen, wurde im Jahr 2012 das Projekt „REVOSIT“ gestartet. Die Partner Mimatic, OTT-Jakob Spanntechnik, Sauter Feinmechanik und das WZL legten dabei den Grundstein für die aktuellen Normentwürfe für PTI-Werkzeuge und die Revolverschnittstelle. Die drei verschiedenen Baugrößen PTI 42, 54 und 65 stellen die mechanischen Schnittstellen für unterschiedliche Maschinengrößen dar. Um eine einheitliche Antriebskupplung zu entwickeln, wurde auf dem Projekt aufbauend das nächste Projekt „REKUNORM“ gestartet. Dieses Projekt, das von OTT-Jakob Spanntechnik, Sauter Feinmechanik, WTO Werkzeug-Einrichtungen und J.G. Weisser Söhne mit dem WZL durchgeführt wurde, wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert. Im Rahmen des Projekts untersuchte man die Langzeitfestigkeit der Kupplung unter dynamischer Torsionsbelastung, das statische Torsionsbruchverhalten sowie das Verhalten während der Zerspanung.

Die Leistungsmerkmale der PTI-Schnittstelle

Ein bedeutendes Kriterium zur Bewertung von Schnittstellensystemen ist deren Verhalten unter statischer Biege- und Torsionsbelastung sowie deren Wiederholgenauigkeit beim Werkzeugwechsel. Um die Leistungsfähigkeit der PTI-Schnittstelle zu überprüfen, wurde ihr Verhalten messtechnisch erfasst und mit den Ergebnissen verglichen, die durch das VDI-System und das BMT-System (Doosan) erzielt wurden (Bild 1). Die Ergebnisse aus beiden Projekten [1, 2] zeigen, dass die PTI-Schnittstelle im Vergleich zu den derzeit auf dem Markt erhältlichen Schnittstellensystemen deutlich geringere Neigungen und Verdrehungen bei Biege- und Torsionsbelastung aufweist. Das gilt insbesondere im Bereich der schnellwechselbaren Systeme. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die erhöhte Steifigkeit der Schnittstelle bei der Außenbearbeitung die maximal erreichbare Schnitttiefe erhöht [3].

Die besondere polygonale Schaft- und Aufnahmeform bewirkt höchste Wiederholgenauigkeiten. Die 8-fach-Polygonform verhindert jegliche Setzerscheinungen, sodass die Genauigkeit in allen Achsrichtungen bei wenigen Mikrometern liegt. Für die Verdrehung um die Polygonachse wurden selbst bei radialen Auskraglängen von 200 mm mit einem PTI65-Werkzeughalter nur geringste Abweichungen in Höhe von ± 2 µm gemessen.

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