Spanende Fertigung Exakter Rundlauf im Handumdrehen

Auswuchtmaschine mit komfortabler Bedienerführung zeigt per Laserstrahl die Position der Unwucht an.

Anbieter zum Thema

Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

G+K Umformtechnik GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Hochleistungs-Bearbeitungszentren mit Spindeldrehzahlen bis zu 40000 min–1 befinden sich auf dem Vormarsch. Mit dem Trend zu immer höheren Bearbeitungsgeschwindigkeiten wächst auch die Anforderung an die Wuchtgüte von Werkzeughaltern. Mehr denn je ist damit das richtige und sachgemäße Auswuchten ein sehr aktuelles Thema, denn ungewuchtete Werkzeugsysteme beschädigen die Hochleistungs-Präzisions-spindel der Maschine und führen zu teuren Ausfallzeiten. Die Auswuchtmaschine Acuro plus des Lauffener Spann- und Greiftechnikspezialisten Schunk ermöglicht das Auswuchten von Werkzeughaltern im Handumdrehen.Speziell bei der HSC-Bearbeitung wirken sich kleinste Unwuchten bereits spürbar aus und erzeugen am Teilsystem Werkzeughalter/Werkzeug enorme Fliehkräfte, die sich direkt und ungedämpft auf die Maschinenspindel übertragen. Das Tückische daran: Die Fliehkraft wächst nicht proportional, sondern quadratisch mit der Maschinenspindeldrehzahl. Auf diese Weise erzeugen Unwuchten störende und schädliche Schwingungen am Gesamtsystem Maschinenspindel–Werkzeughalter–Werkzeug, die sich ungedämpft bis zur Werkzeugschneide fortpflanzen und dort negativ bemerkbar machen. Als Folge dieser Schwingungen reduziert sich nicht nur die Lebensdauer der Maschinenspindel, was erst nach einiger Zeit offensichtlich wird. Schwingungen reduzieren die WerkzeugstandzeitViel unmittelbarer leiden unter den Schwingungen die Maßhaltigkeit am Werkstück und die Oberflächenqualität. Zusätzlich reduziert sich die Standzeit der Werkzeugschneiden um ein Vielfaches. Das sind Gründe genug, selbst kleinste Unwuchten wenigstens am Teilsystem Werkzeughalter–Werkzeug zu beseitigen. Die Acuro plus, eine kraftmessende Vertikal-Auswuchtmaschine, ist ein „intelligentes“, computergestütztes Auswuchtsystem, mit dem sich das komplette Werkzeug, bestehend aus Werkzeughalter einschließlich Anzugsbolzen und Schneidwerkzeug, als Gesamteinheit feinst auswuchten lässt.Das Ziel des Auswuchtens besteht darin, einen ausgewogenen Kompromiss zu finden zwischen dem technisch Wünschenswertem und Machbarem sowie dem ökonomisch noch vertretbarem Aufwand. Insbesondere gilt es, die angestrebte Wuchtgüte des Teilsystems Werkzeughalter–Werkzeugschneide im Kontext der verwendeten Werkzeugmaschine zu sehen. Wenn beispielsweise die Werkzeugmaschine einen Mittenversatz von 4 µm aufweist, ist es nicht sinnvoll, einen 1,6 kg schweren Werkzeughalter mit SK-40-Schnittstelle samt Werkzeug auf G = 1,0 bei 10000 min–1 auszuwuchten. Die so erreichte maximale Unwucht von 1,53 gmm wird durch den Mittenversatz der Werkzeugmaschine wieder zunichte gemacht, denn jetzt beträgt die erzeugte Unwucht des Gesamtsystems Maschinenspindel–Werkzeughalter–Werkzeug 7 gmm und ist damit ungefähr fünfmal höher als die des Werkzeughalter.Um dies nachvollziehen zu können, sollte man sich ein paar Grundlagen vor Augen führen: Die Gesamt-unwucht eines kompletten Fräswerkzeuges setzt sich aus vielen Komponenten zusammen. Zum einen ist das die Wechselwiederholgenauigkeit an der Maschinenspindel und zum andern die Unwucht, die sich aus den unsymmetrischen Elementen wie Werkzeughalter-Schnittstelle oder Spannschrauben an der Werkzeughalter-Aufnahme ergibt. Diese Ursachen führen zu verschiedenen Arten von Unwuchten.Zwei Arten von Unwucht werden unterschiedenUnterschieden werden zwei Arten der Unwucht, einmal die statische Unwucht und die dynamische Unwucht. Die dynamische Unwucht ist eine Kombination von statischer und Momenten-Unwucht. Bei der statischen Unwucht liegt der Schwerpunkt außerhalb der Drehachse. Diese Unwucht ist auch im Stillstand messbar und bewirkt bei einer zunehmenden Spindeldrehzahl eine Fliehkraft senkrecht zur Drehachse. Diese lässt sich einfach ausgleichen durch Auswuchten in einer Ebene. Anders bei der Momenten-Unwucht, bei der der Schwerpunkt des Werkzeughalters zwar auf der Dreh-achse liegt, aber die vorhandenen Unwuchtmassen erzeugen bei einer zunehmenden Spindeldrehzahl zusätzlich noch ein Kippmoment oder einen sogenannten Pendelfehler. Das kann nur durch ein dynamisches Auswuchten an der Auswuchtmaschine in zwei Ebenen beseitigt werden. In zwei Ebenen zu wuchten ist vor allem bei sehr langen Werkzeughaltern ratsam, weil die Vibrationen/Momente an der Schneide am größten sind. Bei kurzen Haltern kann kein hohes Moment auftreten, deshalb genügt das Auswuchten in einer Ebene. Um die Unwucht erzeugenden Fliehkräfte auszugleichen, muss die symmetrische Massenverteilung wieder hergestellt werden. Dies geschieht im Falle eines Werkzeughalters entweder durch Materialabtrag (Bohren, Fräsen) oder durch Anbringen von zusätzlichem Material wie Stiftschrauben oder Auswuchtringe. Alle diese Maßnahmen zielen darauf ab, den Schwerpunkt des Teilsystems Werkzeughalter/Werkzeug aus der Dreh-achse um einen genau definierten Abstand in Richtung der Unwucht zu verlagern. Zuvor muss jedoch in jedem Fall der Werkzeughalter grob vorgewuchtet werden. Das erfolgt einerseits durch Bohrungen andererseits durch bei der Konstruktion bereits berücksichtigte gefräste Flächen. Anschließend kann das Feinwuchten der Werkzeughalter mit den genannten Methoden erfolgen.Bei der Auswuchtmaschine Acuro plus ist bereits in der Grundausrüstung ein automatisches Spannsystem enthalten, das praxisnah wie in der Maschinenspindel den Werkzeughalter zusammen mit dem eingespannten Schneidwerkzeug einzieht. Dadurch werden unterschiedliche Anzugsmomente, wie sie bei manuellen Systemen auftreten können, vermieden (Bild 4). Auch die Möglichkeit, wahlweise in einer oder zwei Ebenen auszuwuchten, ist ein weiteres besonderes Merkmal dieser Tisch-Maschine. So kann je nach Geometrie der Werkzeughalter entschieden werden, ob statisch oder dynamisch gewuchtet werden soll. Beim dynamischen Auswuchten in zwei Ebenen wird zusätzlich noch der Taumelfehler von langen Teilsystemen Werkzeughalter/Werkzeug berücksichtigt.Übersichtliche Menüführung vereinfacht die BedienungPer übersichtlicher Menüführung kann der Bediener alle für das Wuchten relevanten Daten eingeben (Bild 5). Die auszuwuchtenden Werkzeughalter können in der Werkzeugdatenverwaltung gespeichert werden. Bis zu 1000 Datensätze, also 1000 unterschiedliche Werkzeughalter, können hinterlegt werden. Nach Beendigung des weniger als einminütigen Messvorgangs zeigt die Software in komfortabler Weise alle Informationen auf einen Blick an. Die ermittelte Unwucht erhält eine farbliche Kennzeichnung. Am Spannwerkzeug selbst zeigt ein Laserstrahl die genaue Position der Unwucht an. Jetzt kann entschieden werden, wie man die ermittelte Unwucht beseitigt. Außer der bereits erwähnten Methode durch Materialabtrag (Bohren oder Fräsen) ist grundsätzlich auch ein Hinzufügen von Material denkbar, beispielsweise in Form von Wuchtschrauben oder Auswuchtringen. Die Software der Auswuchtmaschine bietet für beide Methoden entsprechende Unterstützung. Beim Materialabtrag erfolgt die Angabe auf dem Display, an welcher Stelle mit welchem Durchmesser wie tief zu bohren oder fräsen ist, um den errechneten Materialabtrag zu Beseitigung der Unwucht zu erreichen. Sofern als Option gewählt, erfolgt eine automatische Positionierung des Werkzeughalters an diejenige Stelle, an der die Unwucht auftritt, sodass der Anwender diese Stelle nur noch mit einem Stift markieren muss, bevor er an Bohr- oder Fräsmaschine den Materialabtrag vornimmt.Stiftschrauben oder Ringe gleichen Unwucht ausAm einfachsten ist es jedoch, die Unwucht über Stiftschrauben oder Auswuchtringe auszugleichen (Bild 6). Der Vorteil: Am Werkzeughalter ist kein Materialabtrag notwendig, selbst wenn regelmäßiger Werkzeugwechsel stetiges Feinauswuchten des gesamten Teilsystems Werkzeughalter/Werkzeugschneide erfordern. Überdies kann nicht bei allen Werkzeughaltersystemen ohne weiteres Material abgetragen werden, ohne die Funktionsfähigkeit der Werkzeughalter zu beeinträchtigen. Beim Hinzufügen von Masse ermittelt die Software exakt, an welcher Stelle und wie tief Stiftschrauben in vorhandene Gewindebohrungen einzudrehen und zu fixieren sind. Der Vorteil der Stiftschrauben und des Materialabtrags besteht darin, dass die Störkontur des Werkzeughalters nicht weiter beeinträchtigt wird. Ähnlich wie bei Wuchtschrauben funktioniert es mit Auswuchtringen, die eine definierte Unwucht haben und paarweise verwendet werden. Die Ringe werden auf den Werkzeughalter gesetzt und geklemmt. Die Auswuchtmaschine ermittelt sofort die Unwucht und zeigt die genauen Winkel zum Positionieren der Ringe an. Das ist eine der elegantesten Lösungen, um Werkzeughalter beliebig oft auszuwuchten. Mit der Auswuchtmaschine Acuro plus können Werkzeughalter mit einem Gewicht bis 15 kg, einem Durchmesser bis 340 mm und einer Höhe bis 350 mm einfach ausgewuchtet werden. Je nach dem Gewicht der auszuwuchtenden Werkzeughalter beträgt die Arbeitsdrehzahl der Maschine 300 min-1 bei schweren Werkzeughaltern und bis 1100 min-1 bei leichteren Werkzeughaltern.