Zerspanungstechnik So steigert man die Oberflächenqualität trotz langer Werkzeuge

Jeder Praktiker weiß, dass mit der Länge des Zerspanungswerkzeugs die Gefahr von schädlichen Schwingungen steigt. Mapal-Ingenieure begegnen dem Problem mit einem neuen Dämpfungssystem.

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Ottemeier Werkzeug und Maschinentechnik GmbH

SMW-AUTOBLOK Spannsysteme GmbH

MAPAL Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG

Bei der Zerspanung treten häufig Schwingungen auf, so Mapal. Sie machen das komplette Zerspanungssystem instabil, heißt es weiter. Relativ schlechte Oberflächen am Werkstück, eine zu geringe Präzision, viel Lärm sowie eine verkürzte Standzeiten der Werkzeuge und im Extremfall gebrochene Werkzeuge und Schneiden drohen bei der Bearbeitung, wenn man die Vibrationen nicht effektiv kompensiert.

Dem Schwingungsproblem einen effektiven Dämpfer verpasst

Um diese Schwingungen und deren negative Folgen auf Werkzeug, Maschine und Werkstück zu minimieren, hat Mapal, wie es heißt, ein innovatives System zur Schwingungsdämpfung im Werkzeugschaft entwickelt. Denn spezielle Werkzeuge zum Aufbohren und Fräsen mit sehr langer Auskragung neigten aufgrund einer unzureichenden dynamischen Steifigkeit des Gesamtsystems zum Schwingen. Bei der Auslegung des neuen Systems haben die Entwickler alle Faktoren, die sich aus dem Zusammenspiel von Werkzeugmaschine, dem Werkzeug und dessen Spannung sowie dem Bauteil ergeben, berücksichtigt, so Mapal. Als Ergebnis hat man eine Möglichkeit zur Schwingungstilgung geschaffen, die auf die Steifigkeit aller gängigen Maschinentypen abgestimmt ist, betonen die Werkzeugspezialisten aus Aalen. Es könne für die Bearbeitung unterschiedlicher Werkstoffe mit verschiedenen Werkzeugen eingesetzt werden.

Amplitudendämpfung auf ein Tausendstel des üblichen Ausschlags

Das in sich geschlossene System besteht laut Mapal aus einer Hilfsmasse und mehreren Stahlfederpaketen und wirkt der Auslenkung des Grundkörpers entgegen, die durch äußere Kräfte bei der Bearbeitung entsteht, und kann diese deutlich reduzieren. Im Vergleich zu Werkzeugen ohne Tilgersystem könnten die Schwingungsamplituden im Idealfall auf ein Promille der sonstigen Werte gedrückt werden. Trotz langer Auskragung des Werkzeugs werde so ein ruhiger, stabiler Lauf desselben garantiert. Dadurch kann mit höheren Schnittgeschwindigkeiten gearbeitet und das Zeitspanvolumen deutlich erhöht werden, erklärt Mapal.

Tilgungssysten halbiert den Rz-Wert

Auch würden aufgrund der Schwingungsdämpfung erheblich bessere Oberflächenqualitäten erreicht: Beim Fräsen von Einsatzstahl (16MnCr5) beispielsweise, mit einer 250 mm langen Kombination aus Fräser-Aufsteckdorn und fünfschneidigem Fräser mit ISO-Wendeschneidplatten (Durchmesser 50 mm), wurde bei einem Materialabtrag ae (Fräsbreite) von 18 mm und ap (Schnitttiefe) von 3 mm im Vergleich zum selben Werkzeugsystem ohne Schwingungsdämpfung der Rz-Wert von 7,8 auf 3,9 µm halbiert, betont Mapal. Die Fräser-Aufsteckdorne mit Schwingungsdämpfung im Schaft sind nach Angaben des Herstellers mit innerer Kühlmittelführung für die Spanndurchmesser 16, 22 und 27 mm mit einer Länge von 200 und 300 mm für die Aufnahmen SK40, SK50, HSK-A63 und HSK-A100 verfügbar.

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