1. Werkstückfaktoren beeinflussen die Auswahl des Werkzeughalters
Zu den Faktoren, die die Auswahl des Werkzeughalters beeinflussen, gehören die Bearbeitbarkeit des Werkstückmaterials in jedem Auftrag und die Konfiguration des endgültigen Teils, die die Werkzeughaltergröße bestimmen kann, die zum Erreichen eines bestimmten Profils oder Merkmals erforderlich ist. Der Werkzeuggriff sollte so einfach und benutzerfreundlich wie möglich sein, um die Möglichkeit von Bedienfehlern zu minimieren.
Die Grundbausteine der Werkzeugmaschine spielen eine Schlüsselrolle – eine schnelle Maschine mit Linearführungen nutzt einen Werkzeughalter, der für Hochgeschwindigkeitsanwendungen ausgelegt ist, während eine Maschine mit Kastennut die Schwerzerspanung unterstützt. Multitasking-Maschinen können gleichzeitig Dreh- und Fräs-/Bohroperationen durchführen.
Auch der Werkzeughalter kann entsprechend der Bearbeitungsstrategie ausgewählt werden. Beispielsweise verwenden Werkstätten unterschiedliche Werkzeuge, um die Produktivität beim Hochgeschwindigkeitsschneiden (HSC) zu maximieren, bei dem es um geringe Schnitttiefen (HHS) geht, oder bei Hochleistungsschneidanwendungen (HPC), bei denen der Schwerpunkt auf Hochleistungsschneiden liegt. Allerdings erzeugen Werkzeugmaschinen mit begrenzter Geschwindigkeit hohe Zerspanungsraten.
Ein geringer wiederholbarer Rundlauf sorgt für einen konstanten Werkzeugeingriff, reduziert Vibrationen und maximiert die Werkzeuglebensdauer. Das Gleichgewicht ist von entscheidender Bedeutung und hochwertige Werkzeughalter sollten bei G2, 5-25000 U/min-Masse (1 g.mm) präzise dynamisch ausgewuchtet sein. Lohnwerkstätten können auf der Grundlage tatsächlicher Bedingungen oder durch Rücksprache mit Werkzeuglieferanten das Werkzeughaltersystem ermitteln, das ihre Produktionsanforderungen kosteneffizient erfüllen kann.
2. Jeder Werkzeughalter sollte spezifische Prozessanforderungen erfüllen.
Ob einfach seitlich befestigt, ummantelt, wärmeschrumpfbar, mechanisch oder hydraulisch, Werkzeughalter sollten spezifische Prozessanforderungen erfüllen.
Federspannzangen und Wechselspannzangen sind die am häufigsten verwendeten Technologien für runde Werkzeughalter. Die kostengünstige ER-Ausführung ist in verschiedenen Größen erhältlich und bietet ausreichend Spannkraft für zuverlässige leichte Fräs- und Bohrarbeiten. Hochpräzise ER-Spannzangenhalter zeichnen sich durch einen geringen Rundlauf aus (< 5µm at the tool tip) and a symmetrical design balanced for high-speed operations, while reinforced versions are available for heavy-duty machining. ER toolholders allow for quick changeovers to accommodate a variety of tool diameters.
Die Schrumpfhalter bieten eine starke Klemmkraft, haben eine Konzentrizität von 3 μm bei 3xD und verfügen über hervorragende Auswuchteigenschaften. Das kompakte Griffdesign bietet hervorragenden Zugang zu schwierigen Teilefunktionen.
Verstärkte Werkzeughalter ermöglichen das Fräsen mittlerer bis schwerer Beanspruchung, die Spannkraft hängt jedoch von der Innendurchmessertoleranz des Werkzeughalters und des Werkzeughalters ab. Schrumpfwerkzeuge erfordern die Anschaffung eines speziellen Heizgeräts und der Heiz-/Kühlvorgang erfordert mehr Rüstzeit als nur das Wechseln der Spannzange. Das mechanische Fräsfutter sorgt durch mehrere Nadellagerreihen für eine starke Spannkraft und hohe radiale Steifigkeit. Diese Konstruktion ermöglicht schweres Fräsen und schnelle Werkzeugwechsel, allerdings kann der Rundlauf größer sein als bei einem Spannzangensystem. Mechanische Spannfutter sind oft größer als andere Werkzeughaltertypen, wodurch die Reichweite des Werkzeugs auf bestimmte Teilemerkmale eingeschränkt sein kann.
Im Vergleich zu mechanischen Spannfuttern verfügen hydraulische Spannfutter, die Öldruck zur Spannkrafterzeugung nutzen, über weniger interne Komponenten und haben daher ein relativ schlankeres Profil. Hydrodehnspannfutter haben einen geringen Rundlauffehler und eignen sich zum Reiben, Bohren und leichten Fräsen bei hohen Spindeldrehzahlen, reagieren jedoch empfindlich auf große Radiallasten.
3. Die Spindel oder das konische Ende bestimmt die Drehmomentübertragungsfähigkeit und die Genauigkeit der Werkzeugausrichtung
Ebenso wichtig wie die Art und Weise, wie der Werkzeughalter das Schneidwerkzeug hält, ist die Art und Weise, wie der Werkzeughalter an der Werkzeugmaschinenspindel montiert wird. Herkömmliche BT-, DIN- und CAT-Werkzeughalterkegel sind für kleinere Werkzeugmaschinen geeignet, können jedoch bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung eingeschränkt sein. Ausführungen mit beidseitiger Anlage an Kegel und Stirnfläche des Werkzeughalters sorgen für höhere Steifigkeit und Genauigkeit, insbesondere bei großen Überhängen. Um mehr Drehmoment zuverlässig zu übertragen, sind größere Kegelgrößen erforderlich.
Die Wahl des Werkzeughalter-Kegelmusters variiert häufig je nach Region. HSK entstand in Deutschland Mitte{0}}s, als 5-Achsen-Werkzeugmaschinen immer beliebter wurden. CAT-Werkzeughalter werden hauptsächlich in den USA verwendet, während in Asien BT-Werkzeughalter sehr beliebt sind und häufig in Doppelkontakt-/Kontaktversionen erhältlich sind.
HSK wird üblicherweise für die 5-Achsenbearbeitung verwendet. PSC- (Polygonal-Spannsystem: Capto) und KM-Verbindungen werden hauptsächlich auf Multitask-Werkzeugmaschinen eingesetzt und basieren auf ISO-Standards. Sowohl KM als auch Capto sind modulare Systeme, die den Zusammenbau von Werkzeugen bestimmter Längen durch Kombination von Verlängerungs- oder Reduzierstangen ermöglichen. Da Multitasking-Werkzeugmaschinen immer häufiger eingesetzt werden, werden Werkzeughalter, die Drehen, Fräsen, Bohren und andere Bearbeitungsarten in einer Aufspannung ausführen können, immer beliebter.
4. Zusammenfassung
Werkstätten müssen sich der Bedeutung von Werkzeughaltern in ihren Bearbeitungssystemen bewusst sein und verstehen, wie sie den richtigen Werkzeughalter richtig auf eine bestimmte Werkzeugmaschine, Bearbeitungsstrategie und ein bestimmtes Werkstück abstimmen, um die Produktivität zu steigern und die Kosten zu senken.
Zukünftige technologische Verbesserungen werden sich nicht mehr nur auf den Werkzeuggriff selbst beschränken. Die Werkzeugverwaltung mittels Software und RFID-Tags ist Bestandteil der datenbasierten Fertigung und wird immer häufiger eingesetzt. Zu den Fortschritten in der Werkzeughaltertechnologie gehören Werkzeughalter, die mit Sensoren ausgestattet sind, die die Kräfte auf den Werkzeughalter in Echtzeit überwachen. Die gesammelten Daten ermöglichen es dem Bediener, während der Bearbeitung Anpassungen der Bearbeitungsparameter vorzunehmen, sogar automatisch durch künstliche Intelligenz (KI), die mit der Maschinensteuerung verbunden ist. Diese und andere neue Technologien werden den Produktionsbeitrag von Werkzeughaltern im Bearbeitungsprozess weiter erhöhen.
