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Im Fokus - Archiv Mai 2012
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Viele Späne in kurzer Zeit - in der Volumenzerspanung entscheiden unterschiedlichste Faktoren über den Erfolg.
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02.05.2012 -
Die Zeiten des brachialen Schruppens sind vorbei. Wer heute in kurzer Zeit viele Späne machen will, greift zu hochwertigen Schneiden und intelligenten Werkzeughaltersystemen, die hohe Drehmomente übertragen und zugleich auftretende Schwingungen zuverlässig dämpfen. Moderne Aufnahmen schonen die Schneiden, die Maschinenspindel, die Werkstückoberfläche und ermöglichen selbst bei anspruchsvollen Werkstoffen ein hohes Zeitspanvolumen.
Bei der Volumenzerspanung geht es um maximale Produktivität, sprich um hohe Vorschübe und große Zustellungen. Innerhalb kurzer Zeit soll möglichst viel Material zerspant werden. Dabei wird das komplette System aus Spindelkasten, Spindel, Werkzeughalter, Werkzeug und Werkstück extrem belastet. Speziell auf das Verfahren abgestimmte Schneidstoffe, wie Hartmetall, Cermet oder kubisches Bornitrid, halten den enormen Wechselbelastungen der Schneide besonders gut stand. Um die Bruchgefahr zu minimieren werden zum Teil auch faserverstärkte Werkzeuge eingesetzt.
Extremen Belastungen sind auch die Werkzeughalter ausgesetzt. So treten beim stirnseitigen Abmanteln sehr hohe radiale Kräfte auf, die das System aus Werkzeughalter und Werkzeug auslenken können. Das Auslenkverhalten wird beeinflusst von der Bauweise des Werkzeughalters, von der Auskraglänge des Systems aus Werkzeughalter und Werkzeug sowie von den Schnittparametern. Zusätzlich wirken - abhängig vom Drallwinkel an der Werkzeugschneide - zum Teil enorme axiale Auszugskräfte, die das Werkzeug im ungünstigen Fall aus dem Werkzeughalter herausziehen.
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Präziser Rundlauf zahlt sich auch beim High Performance Cutting aus.
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Die Spannkraft beeinflusst bei der Volumenzerspanung maßgeblich die Prozessstabilität.
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Bei der Auswahl eines für die Volumenzerspanung geeigneten Werkzeughalters sind vier Faktoren entscheidend:
Rundlaufgenauigkeit:
Dreht sich das eingespannte Werkzeug nicht zentrisch zur Werkzeughalterachse beginnen die Werkzeuge während der Bearbeitung zu schlagen, was zu Mikroausbrüchen an der Schneide führt und deren Verschleiß beschleunigt. Die Rundlaufgenauigkeit beeinflusst zudem entscheidend, ob Maße und Toleranzen eingehalten werden. Das Zusammenspiel dieser Faktoren ist der Grund, weshalb auch in der Volumenzerspanung immer häufiger Präzisionswerkzeughalter mit Rundlaufgenauigkeiten < 0,003 mm, gemessen bei einer Ausspannlänge von 2,5 x D, eingesetzt werden.
Spannkraft:
Sie entscheidet, ob das Drehmomentaufkommen an der Schnittstelle zwischen Werkzeughalter und Werkzeug beherrscht werden kann. Reicht die Spannkraft aus, greift die Schneide des Werkzeugs gleichmäßig ins Material ein. Ist die Spannkraft zu gering, beginnt das Werkzeug, sich im Halter zu drehen, der Schnitt wird unruhig. Im Extremfall kann das Werkzeug sogar komplett aus dem Werkzeughalter gezogen werden. Um dies zu verhindern wurden in der Vergangenheit zur Volumenzerspanung meist Werkzeughaltersysteme mit Formschluss verwendet, die jedoch häufig Defizite beim Rundlauf aufwiesen. Aufgrund des technologischen Fortschritts gewährleisten heute auch Werkzeughalter mit Kraftschluss hohe Spannkräfte, sodass mit ihnen eine prozessstabile Volumenzerspanung möglich ist.
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Hohe Schnittkräfte erfordern eine hohe Radialsteifigkeit.
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Schwingungsdämpfende Werkzeughalter schonen sowohl die Schneide als auch die Spindel.
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Radialsteifigkeit:
Von ihr hängt ab, wie hoch die Schnittkräfte sein können. Wesentliche Einflussfaktoren sind die Materialeigenschaften des Werkzeughalters (E-Modul), die Geometrie des Werkzeughalters (Größe und Form, Stärke der Wandung) sowie die Einbindung des Werkzeughalters ins Gesamtsystem der Werkzeugmaschine. Die Radialsteifigkeit steigt, je kürzer der Werkzeughalter, je größer sein Durchmesser, je homogener die Einheit aus Werkzeug und Werkzeugaufnahme, je stärker die Wandung der Werkzeugaufnahme, je umfassender die Abstützung der Aufnahme auf der Maschinenspindel sind.
Schwingungsdämpfung:
Beim Fräsen treten unweigerlich Schwingungen auf. Diese resultieren aus der unterschiedlichen Spandicke während des Bearbeitungsprozesses, aus dem prozessbedingt unterbrochenen Schnitt der einzelnen Zähne, aber beispielsweise auch aus Unwuchten. Ähnlich einem Stoßdämpfer können Werkzeughalter Schwingungen absorbieren und für einen ruhigen und gleichmäßigen Schneideneingriff sorgen. Auf diese Weise lassen sich Geräuschentwicklungen minimieren, die Qualität der Werkstückoberfläche verbessern, die Standwege der Werkzeuge verlängern und die Maschinenspindel schonen.
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Im Vergleich zu Spannzangenfuttern und Warmschrumpfaufnahmen bietet das leistungsdichte Hydro-Dehnspannfutter TENDO E compact deutliche Vorteile.
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Nur wenige Werkzeugspannsysteme erfüllen alle Voraussetzungen
Vergleicht man die am Markt gängigen Werkzeugspanntechnologien hinsichtlich dieser vier Merkmale, zeigen sich deutliche Unterschiede. Weldonfutter weisen Defizite bei der Rundlaufgenauigkeit auf und neigen zum Rattern. Konventionelle Spannzangenaufnahmen zeigen Schwächen bei der Rundlauf- und Spannwiederholgenauigkeit sowie bei der Spannkraft. Warmschrumpfaufnahmen verfügen über eine gute Rundlaufgenauigkeit, über hohe Spannkräfte und eine hohe Radialsteifigkeit. Aufgrund der monoblockartigen Spannung können sie jedoch die bei der Volumenzerspanung auftretenden Schwingungen kaum dämpfen. Lange Zeit galten daher speziell für die Volumenzerspanung konzipierte Präzisionsaufnahmen auf Basis der Polygonspanntechnik als erste Wahl im Bereich der Volumenzerspanung. Eine fachwerkartige Kammerbauweise gewährleistet bei Ihnen eine besonders hohe Steifigkeit. Zudem sorgen Gusseinsätze aus einer Kupferlegierung für eine exzellente Schwingungsdämpfung, die rund viermal höher ist als bei Warmschrumpffuttern.
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Kopf-an-Kopf-Rennen
Beide Spitzenreiter für die Volumenzerspanung stammen vom Kompetenzführer für Spanntechnik und Greifsysteme SCHUNK und wurden speziell für die Volumenzerspanung optimiert:
TRIBOS-R:
- Präzisionswerkzeughalter auf Basis der Polygonspanntechnik
- Rotationssymmetrischer Aufbau
- Rundlaufgenauigkeit < 0,003 mm bei einer Ausspannlänge von 2,5 x D
- Wuchtgüte G 2.5 bei 25.000 1/min
- Schnittstellen: HSK-A63, HSK-A100, SK40, SK50, JIS-BT30, JIS-BT40, JIS-BT50
TENDO E compact:
- Präzisionswerkzeughalter auf Basis der Hydro-Dehnspanntechnik
- Universell einsetzbar zum Fräsen, Bohren, Reiben und Gewinden
- Rundlaufgenauigkeit < 0,003 mm bei einer Ausspannlänge von 2,5 x D
- Wuchtgüte bei HSK-Aufnahmen G 2.5 bei 25.000 1/min
- Schnittstellen HSK-A63, HSK-A100, SK40, SK50, JIS-BT30, JIS-BT40, JIS-BT50
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12.2012
Im Spannungsfeld zwischen Präzision, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit
Wer im Formenbau die Möglichkeiten integrierter CAD/CAM-Lösungen, hochdynamischer 5-Achs-Maschinen und leistungsfähiger Schneidstoffe für sich nutzen will, sollte auch seine Werkzeughaltersysteme konsequent auf den Prüfstand stellen. Längst geht es dabei nicht mehr nur darum, dass mangelhafte Rundlaufgenauigkeiten, zu geringe Haltekräfte oder Unwuchten den Prozess gefährden können. Vielmehr sind die Werkzeughaltersysteme zu einem entscheidenden Erfolgsfaktor geworden, wenn der Spagat zwischen Präzision, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit gelingen soll.
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11.2012
Neue Möglichkeiten der Quadratpoltechnik
Die elektropermanente Quadratpol-Magnetspanntechnik ist eine nahezu idealtypische Spannlösung für Bearbeitungszentren. Sie bietet zahlreiche Vorteile: So sind Werkstücke optimal zugänglich und lassen sich in einer Aufspannung von fünf Seiten bearbeiten. Ein umständliches Feinjustieren von Spannelementen und ein mehrfaches Spannen der Werkstücke im Bearbeitungsprozess sind vielfach nicht mehr nötig. Zusätzlich zu Fräsanwendungen erschließt die Quadratpoltechnik in jüngster Zeit nun auch das Flachschleifen. Zudem erhöhen spezielle Anzeigemodule die Prozesssicherheit und schaffen optimale Voraussetzungen für die automatisierte Beladung.
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10.2012
Hochleistungsautomatisierung aus dem Baukasten
Wer Hochleistungsmontageanlagen für die Elektronik-, Medizintechnik-, Automotive- oder Konsumgüterindustrie plant, weiß um die Herausforderungen, die in der Auswahl und Verkettung einzelner Module und Baugruppen zu einer Gesamtanlage stecken. Fehlende mechanische Verbindungselemente, inkompatible Reglerkonzepte oder mangelhafte Planungstools wirken sowohl im Planungs- und Realisierungsprozess als auch im laufenden Betrieb wie Sand im Getriebe. Eine effiziente Alternative sind vielfältig kombinierbare Systemprogramme - vorausgesetzt sie sind hinsichtlich Leistung und Umfang, aber auch hinsichtlich Kompatibilität und Konfiguration durchdacht aufgebaut.
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09.2012
Stärken gezielt nutzen
In stationären Spannsystemen schlummern enorme Effizienz- und Qualitätspotenziale für die Fertigung. Wer sie erschließen will, sollte konkret hinterfragen, wo die jeweiligen Stärken der einzelnen Spanntechnologien liegen. Gezielt ausgewählt und kombiniert können sich Investitionen innerhalb kürzester Zeit amortisieren.
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08.2012
Spannbacken - die unterschätzten Möglichmacher
Angesichts ausgereifter Drehfutter, leistungsdichter Spannblöcke und aufwändig konstruierter Vorrichtungen scheinen die technologischen Möglichkeiten von Spannbacken auf den ersten Blick eher begrenzt. Tatsächlich aber stecken in der unmittelbaren Schnittstelle zum Werkstück enorme Potenziale: Jenseits konventioneller harter und weicher Aufsatzbacken hat sich ein breites Spektrum von Spannbacken etabliert, mit denen sich selbst kniffligste Spannaufgaben wirtschaftlich lösen lassen. Ein Überblick zeigt, was möglich ist.
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07.2012
Effiziente Konzepte für die automatisierte Maschinenbeladung
Während die automatisierte Be- und Entladung früher auf große Serien beschränkt war, wird sie heute auch bei kleinen Losgrößen und Einzelstücken mehr und mehr zum Standard. Ziel ist es, rüstzeitbedingte Stillstandzeiten zu reduzieren und eine mannarme Fertigung rund um die Uhr zu ermöglichen. Das durchdachte Zusammenspiel innovativer Spannmittel und Automationskomponenten bewirkt dabei ein Höchstmaß an Präzision und gewährleistet zugleich zuverlässige Prozesse.
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06.2012
Konsequente Wartung erhöht langfristig die Präzision, Prozessstabilität und Sicherheit von Spannmitteln
Werkstückspannmittel sind in der modernen Fertigung extremen Belastungen ausgesetzt. Sie beeinflussen maßgeblich die Präzision am Werkstück, die Prozessstabilität und die Sicherheit für Mensch und Maschine. Um ihre optimale Spannkraft sicherzustellen, beherzigen Anwender in der Regel die vom Hersteller angegebenen Schmierintervalle. Darüber hinaus entscheiden sich mittlerweile immer mehr Unternehmen für eine vorbeugende Instandhaltung, bei der die Spannmittel in definierten Zyklen auf Herz und Nieren geprüft werden. So lassen sich dauerhaft eine hohe Langzeitgenauigkeit, ein minimaler Langzeitverschleiß und eine hohe Prozesssicherheit gewährleisten.
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05.2012
High Performance ohne Rattern
Die Zeiten des brachialen Schruppens sind vorbei. Wer heute in kurzer Zeit viele Späne machen will, greift zu hochwertigen Schneiden und intelligenten Werkzeughaltersystemen, die hohe Drehmomente übertragen und zugleich auftretende Schwingungen zuverlässig dämpfen. Moderne Aufnahmen schonen die Schneiden, die Maschinenspindel, die Werkstückoberfläche und ermöglichen selbst bei anspruchsvollen Werkstoffen ein hohes Zeitspanvolumen.
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04.2012
Pneumatisch oder mechatronisch greifen?
Die zunehmende Variantenvielfalt, immer kürzere Innovationszyklen sowie die wachsende Vergleichbarkeit von Produkten führen in vielen Branchen zu einem enormen Kostendruck. Nach Ansicht von Experten wird sich die Produktionsautomatisierung in den kommenden Jahren zum Schlüsselfaktor erfolgreichen Wirtschaftens entwickeln. Den Greifsystemen kommt dabei eine besondere Bedeutung zu: Je präziser, flexibler, schneller und zuverlässiger sie arbeiten, desto eher lassen sich auskömmliche Deckungsbeiträge erzielen. Galten pneumatische Greifsysteme lange Zeit als das Maß der Dinge, konnten mechatronische Lösungen mittlerweile deutlich aufholen. Immer häufiger stehen Anwender und Anlagenplaner vor der Frage, welches Antriebskonzept die größeren Vorteile für den Handhabungs- und Montageprozess bringt: Pneumatik oder Mechatronik?
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03.2012
Ideale Ergänzung vorhandener Spannmittel
Verglichen mit Spannpratzen, Spannblöcken, Backenfuttern, Nullpunktspannsystemen oder Magnetspannplatten ist die Vakuumspanntechnik in der Metallbearbeitung noch weitgehend unbekannt. Dabei können Vakuumspannsysteme gerade bei der Zerspanung dünner, deformationsempfindlicher Teile sowie bei Werkstücken aus Aluminium und anderen nicht-ferromagnetischen Werkstoffen wertvolle Dienste leisten. Vor allem in Form flexibel einsetzbarer Matrixplatten sind sie eine sinnvolle und einfach zu handhabende Ergänzung vorhandener Spannmittel.
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02.2012
Bald schon selbstverständlich
Mechatronische Handhabungssysteme bieten verlockende Möglichkeiten: Sie sind extrem flexibel, ermöglichen eine Vielzahl intelligenter Funktionen und machen sich trotz höherer Einstandspreise auch wirtschaftlich schnell bezahlt. Kein Wunder also, dass sie in der pneumatikdominierten Welt der Handhabung zunehmend an Bedeutung gewinnen. Dies gilt erst recht, seitdem sich immer mehr mechatronische Komponenten auch von Otto-Normalanwender zuverlässig bedienen lassen.
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01.2012
Werkzeugverlängerungen überzeugen mit minimaler Störkontur
Spätestens seit dem Siegeszug moderner 5-Achs-Maschinen erleben Werkzeugaufnahmen mit schlanker Störkontur einen regelrechten Boom. Mit ausreichendem Drehmoment und hoher Rundlaufgenauigkeit ermöglichen sie das tiefe, kollisionsfreie Eintauchen ins Werkstück und damit eine präzise Bearbeitung selbst schwer zugänglicher Stellen. Eine gleichermaßen wirtschaftlich wie flexibel einsetzbare Variante sind schlanke Werkzeugverlängerungen, die bei Bedarf zwischen Werkzeug und Werkzeughalter montiert werden. Sie lassen sich mit unterschiedlichsten Aufnahmen kombinieren.
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Im Fokus - 2013
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