Verhalten von Werkzeugschnittstellen unter Torsionsbelastung

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Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen

Deutliche Unterschiede beim Verdrehspiel

Das Verdrehspiel S einer Werkzeugschnittstelle ist eine rein geometrieabhängige Größe. In Bild 7 sind die Werte des Verdrehspiels für HSK-A, HSK-T, SK und VDI dargestellt. Beim BMT besteht infolge der federndernden Nutensteine ebenso wie beim PSC kein Verdrehspiel. Die hier dargestellten Verdrehspiele des VDI infolge des Spiels am Kühlmittel-Übergaberohr sind mit denen der anderen Systeme nur bedingt vergleichbar, da beim VDI ein zusätzlicher Formschluss an der Verzahnung besteht.

Die verglichenen Werkzeugschnittstellen unterscheiden sich hinsichtlich des Verdrehspiels ebenfalls deutlich. Obwohl die für die Drehbearbeitung vorgesehen Werkzeugschnittstellen HSK-T und VDI insgesamt geringere Verdrehspiele als die Frässchnittstellen HSK-A und SK aufweisen, ergeben sich auch hier bei allen Nenngrößen Verdrehwinkel > 0,1°. Bei Werkzeugen mit einer radialen Auskraglänge von l = 100 mm ergeben sich hierdurch am TCP in tangentialer Richtung Positions-abweichungen von > 0,17 mm.

Obwohl im realen Einsatz weitere Einflüsse und Belastungen auf die Werkzeugschnittstelle wirken, können aus den statischen Torsionskennlinien beschreibende Kennwerte für die Belastbarkeit und Leistungsfähigkeit einer Werkzeugschnittstelle ermittelt werden. Die verglichenen Dreh- und Frässchnittstellen unterschieden sich hinsichtlich der Verdrehwinkel bei Belastung und des Verdrehspiels. Insgesamt tre-ten bei den Drehschnittstellen VDI und BMT geringere Verdrehwinkel als an den auch für das Fräsen geeigneten Schnittstellen HSK-A, HSK-T, SK und PSC auf. Die Frässchnittstellen HSK-A und SK weisen ein höheres Verdrehspiel als der HSK-T und der VDI auf, der PSC und der BMT sind spielfrei.

Neben den Eigenschaften unter Biegebelastung, welche bereits Gegenstand von Veröffentlichungen waren [2, 3], beschäftigen sich aktuelle und zukünftige Untersuchungen mit dem Einfluss der Drehzahl auf das Schnittstellenverhalten, dem Verhalten im Zerspanprozess sowie dem Verschleiß durch den Werkzeugwechsel. MM

Literatur

[1] Brecher, C.; Müller, F.; Wagner, P.: Statisches Verhalten von Werkzeugschnittstellen. In: VDI-Z Special Werkzeuge, Mai 2013, Nr. 1, S. 36–39.

[2] Brecher, C.; Wagner, P.; Müller, F.: Optimierte Revolverschnittstelle bietet höhere Steifigkeit. In: MaschinenMarkt, 2014, Nr. 36, S. 68–70.

[3] Brecher, C.; Müller, F.; Wagner, P.; Fey, M.: Analyse des Biegeverhaltens von Werkzeugschnittstellen. In: MaschinenMarkt, 2015, Nr. 30/31, S. 44–48.

[4] Kocherovsky, E.: HSK Handbook. West Bloomfield, MI: Intelligent Concept, 1999.

[5] Lembke, D.: Untersuchung der Gestaltungsmöglichkeiten für die Schnittstelle Maschine/Werkzeug. Diss. RWTH Aachen, 1993.

[6] Schubert, I.: Grenzlastverhalten von Schnittstellen zwischen Maschine und Werkzeug. Diss. RWTH Aachen, 1994.

* Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher ist Professor für Werkzeugmaschinen am WZL, Dipl.-Ing. Frank Müller und Dipl.-Ing. Petra Wagner waren dort wissenschaftliche Mitarbeiter. Weitere Informationen: Christian Bergs M.Sc., Tel. (02 41) 8 02 62 93, c.bergs@wzl.rwth-aachen.de und Florian Kneer M.Sc., Tel. (02 41) 8 02 62 83, f.kneer@wzl.rwth-aachen.de

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