Bohren und Fräsen Werkzeugspannsysteme mit optimalem Rundlauf und hoher Dämpfung senken Wer

Dass dem Gesamtsystem der Werkzeughalterung eine entscheidende Rolle zukommt, hat die Schweizer Rego-Fix AG unter Beweis gestellt. Von ihr entwickelte Werkzeugspannsysteme sind in der Lage, die Rundlaufeigenschaften des Gesamtsystems signifikant zu verbessern, so das Unternehmen. Dadurch reduziere sich der Verschleiß des Werkzeugs deutlich, und auch die Zerspanleistung steige wesentlich.

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Rego-Fix AG Präzisionswerkzeugfabrik

Es gibt unzählige Ursachen, weshalb Bohrer oder Fräswerkzeuge versagen. Eine der wichtigsten liegt jedoch nicht in den Schneidwerkzeugen selbst begründet, sondern vielmehr in ihrer Einheit mit der Maschine, auf der sie eingesetzt werden: Von der Spindel bis zur Werkzeugschneide summieren sich trotz moderner elektrodynamischer Korrekturmöglichkeiten kleinste Ungenauigkeiten zu Vibrationen, die den Werkzeugen - gerade bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung moderner Werkstoffe − enorm zusetzen. Dass dem Gesamtsystem der Werkzeughalterung eine entscheidende Rolle zukommt, hat die Schweizer Rego-Fix AG unter Beweis gestellt.

Von ihr entwickelte Werkzeugspannsysteme sind in der Lage, die Rundlaufeigenschaften des Gesamtsystems signifikant zu verbessern, so das Unternehmen. Dadurch reduziere sich der Verschleiß des Werkzeugs deutlich, und auch die Zerspanleistung steige wesentlich. Bei der Entwicklung des Powrgrip-Systems wurden Rundlauf und die Vibrationsdämpfung als die zwei entscheidenden Qualitätsmerkmale zur Senkung von Werkzeugkosten identifiziert (Bild 1).

Das hat sowohl zu technischen Innovationen als auch zu veränderten Produktionsbedingungen und Arbeitsschritten in der Fertigung geführt. So sei es beispielsweise gelungen, durch spezielle Behandlung der funktionalen Oberflächen Strukturen zu schaffen, die durch Mikroreibung in der Lage sind, sowohl Vibrationen zwischen Werkzeug und Spannzange als auch zwischen Spannzange und Halter aufzufangen.

Systembedingt vibrationsfrei

Laut Unternehmen sichert Powrgip dem Anwender eine Rundlaufgenauigkeit mit Abweichungen von weniger als 3 µm bis 3 × D. Die Längenvoreinstellung bietet eine Wiederholgenauigkeit kleiner als 10 µm. Hitzebedingte Verformungen und damit einhergehende Vibrationen, wie sie bei Schrumpffuttern auftreten, gibt es bei den Spannsystemen Er und Powrgrip systembedingt schon nicht.

In einer vergleichenden Studie zur Verlängerung der Fräswege infolge der Dämpfungseigenschaften von Systemen wurden verschiedene Schrumpf- und Hydrodehnspannfutter den Rego-Fix-Systemen gegenübergestellt (Bild 2). Die Ergebnisse waren eindeutig: Während Werkzeuge in Schrumpffuttern und Hydrodehnspannfuttern schon nach zirka 90 beziehungsweise 130 Metern Fräsweg die kritische Oberflächenrauhigkeit von Ra = 1,6 µm erreicht hatten und nicht mehr zu gebrauchen waren, schafften die Rego-Fix-Systeme deutlich mehr, Powrgrip sogar über 160 Meter.

Ermittelt wurden auch die Werkzeugstandzeiten in verschiedenen Anwendungen mit Powrgrip im Vergleich zu herkömmlichen Werkzeughaltern. Dabei zeigten sich beim Schruppen um durchschnittlich 30 bis 50% höhere Werte, beim Schlichten 50 bis 100% und in manchen Fällen sogar eine Verlängerung von über 400%.

Untersuchung am realistischen Fallbeispiel

Wie sich diese Vorteile für den Anwender in barer Münze auszahlen, hat Rego-Fix in einer Studie ermittelt, die von einem realistischen Fallbeispiel ausgeht: In einer Fertigung werden fünf Bearbeitungszentren an 210 Arbeitstagen in jeweils zwei Schichten gefahren. Pro Maschine laufen 20 Werkzeuge, von denen zwölf pro Schicht ersetzt werden. Als Werkzeugkosten pro Stück wurden − inklusive dreimaligen Nachschleifens − 50 Euro angenommen.

Daraus ergeben sich Werkzeugkosten von rund 315 000 Euro pro Jahr. Legt man die oben genannte 100%-ige Verlängerung der Standzeiten zugrunde, ergibt sich durch den Einsatz des Powrgrip-Systems eine Kosteneinsparung von 157 000  Euro. Selbst in Bearbeitungsfällen, wo sich die Standzeiten „nur“ um 20% verlängern lassen, sinken die Werkzeugkosten um 53 000 Euro.

Es bringt dem Anwender keinen Nutzen, beim Werkzeugspannsystem allein auf den Anschaffungspreis zu schauen, so das Unternehmen. Erst wer die Möglichkeiten der Kosteneinsparungen für Werkzeuge, die höhere Zerspanleistung und die geringeren Maschinenstillstände mit berücksichtigt, wird erkennen, dass er nur mit bester Qualität zu einem raschen Return-on-investment und so zu einem besseren Ergebnis gelangen kann, wie das Beispiel eines Herstellers von Medizintechnik in den USA zeigt: Beim Schruppen von rostfreiem Stahl bei 1600 min−1 auf einer Mori Seiki SA 50 wurde der VHM-Fräser zuerst von einem Schrumpffutter gehalten und musste nach vier Zyklen gewechselt werden.

Durch den Einsatz des Powrgrip-Systems hielten die gleichen Werkzeuge sieben Zyklen lang - de facto eine Standzeiterhöhung um 75%.

Weitere Informationen: Rego-Fix AG, 4456 Tenniken/Schweiz, Tel. (0041-61) 9761466, regofix@rego-fix.ch

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