Optimierte Revolverschnittstelle bietet höhere Steifigkeit

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Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen

Das Biegeverhalten der untersuchten Schnittstellen zeigt Bild 3. Die Diagramme geben die Abhängigkeit zwischen dem auf die Schnittstelle wirkenden Biegemoment und der sich daraus ergebenden relativen Verkippung zwischen Werkzeug und Revolver an. Im ersten Diagramm ist der Vergleich des pti-Systems mit Schnellspannsystem zum Zylinderschaft dargestellt. Beide Systeme wurden mit den für die Spannsysteme typischen Spannkräften gespannt (Zylinderschaft: 21 kN entspricht M_An = 50 Nm). Die höhere Biegesteifigkeit des pti-Systems zeigt sich insbesondere bei Belastungen oberhalb von 400 Nm. Die untere Darstellung zeigt analog den Vergleich des pti-Systems mit Schraubspannung und einem marktüblichen BMT-System (Doosan). Durch die zusätzliche Stützwirkung des Kegels ist das pti ebenfalls etwas steifer.

Nach Überschreiten des Haftreibungsmomentes nimmt die Torsionssteifigkeit ab

Analog zur Darstellung des Biegeverhaltens gibt Bild 4 die Verdrehung der Plananlage infolge eines auf die Schnittstelle wirkenden Torsionsmomentes an. Aufgrund der Haftreibung an den Kontaktstellen verdrehen sich die Versuchswerkzeuge unter zunehmender Torsionslast zunächst nur geringfügig. Nach Überschreiten des Haftreibungsmomentes beginnt eine relative Verdrehung zwischen Aufnahme und Werkzeug, wodurch die Torsionssteifigkeit signifikant abnimmt. Das Haftreibungsmoment des pti-Systems ist mit etwa 1300 Nm mehr als doppelt so hoch wie das Haftreibungsmoment des BMT (600 Nm). Beim VDI-System beginnt die Steifigkeitsabnahme bereits bei etwa 200 Nm. Darüber hinaus ist das pti-System in der Lage, höhere Torsionsmomente über das Polygon zu übertragen.

Zur Ermittlung der Einwechselwiederholgenauigkeit wurden die Versuchswerkzeuge aus- und wieder eingespannt und die Werkzeugpositionen jeweils auf einem Koordinatenmessgerät relativ zur Aufnahme vermessen. Die sich infolge des Werkzeugwechsels ergebenden Abweichungen zum Mittelwert sind in Bild 5 dargestellt. In X-, Y- und Z-Richtung zeigen die Systeme mit Abweichungen von ±2 μm ein ähnliches Verhalten. Die Abweichungen in Verdrehrichtung werden exemplarisch bei einer Auskraglänge von 200 mm ermittelt. Dort zeigen das BMT-System sowie die pti-Schnittstelle eine deutlich höhere Genauigkeit als der VDI-Zylinderschaft (etwa Faktor zehn).

Mit pti-Schnittstelle können höhere Biege- und Torsionsmomente übertragen werden

Das zur Normung vorgesehene pti-System stellt eine Alternative zu den bisher am Markt verfügbaren Revolverschnittstellen dar. Es bietet deutliche Vorteile bei der Handhabung und Einrichtung der Werkzeuge. Zudem können höhere Biege- und Torsionsmomente bei gleichzeitig höherer Steifigkeit übertragen werden. Auch die Einwechselwiederholgenauigkeit konnte im Vergleich zu den marktüblichen Systemen verbessert werden.

Durch die Normung soll das System eine weite Verbreitung in der Industrie finden und die Anzahl der herstellerspezifischen Revolverschnittstellen reduzieren. Um den Normenvorgang zu ermöglichen, wurde neben dem Projektkonsortium (Mimatic, Ott-Jakob, Sauter, WZL) ein offener Arbeitskreis aufgebaut, der die erarbeiteten Ergebnisse kritisch bewertet und den Entwicklungsprozess begleitet. MM

* Prof. Dr.-Ing Christian Brecher ist Direktor des Werkzeugmaschinenlabor WZL an der RWTH Aachen. Dipl.-Ing. Petra Wagner und Dipl.-Ing. Frank Müller sind dort wissenschaftliche Mitarbeiter. Das beschriebene Projekt wurde vom Bundesministrerium für Wirtschaft und Technologie gefördert.

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