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Neue Werkzeughalter von ISCAR für die moderne Metallzerspanung

Mit Evolution in die digitale Fabrik


Im Bereich der Werkzeugaufnahmen hat sich scheinbar über einen längeren Zeitraum nichts Grundlegendes geändert. Als letzte große Fortschritte gelten die Einführung von Schnellwechselsystemen in den 1970ern sowie modulare Systeme mit polygonaler Steilkegelanbindung, CAMFIX genannt, und Aufnahmen mit Hohlschaftkegel (HSK)-Schnittstelle für hohe Drehzahlen in den 1990er Jahren. Doch der erste Eindruck täuscht. So beweist ISCAR, dass moderne Werkzeugaufnahmen eine bemerkenswerte Entwicklung hinter sich haben und mittlerweile einige clevere Features vorweisen.

Werkzeugaufnahmen sind die Schnittstelle zwischen Schneidwerkzeug und Maschine. Sie müssen zum einen das Werkzeug einwandfrei klemmen und zum anderen einfach in eine Spindel oder das Werkzeugwechselmagazin integrierbar sein. Die zerspanende Industrie hat dafür verbindliche Normen definiert. Diese legen unter anderem fest, welches Werkzeugsystem für welche Anforderung geeignet ist: Einfache Halter eignen sich für den manuellen Werkzeugwechsel bei konventionellen Maschinen und präzise, feingewuchtete Werkzeugaufnahmen für Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungszentren. Maschinenbauer haben anhand dieser Normen diverse Werkzeugaufnahmen entwickelt, die genau auf die jeweiligen Anwendungen sowie auf die verwendeten Maschinen abgestimmt sind. Moderne Werkzeughalter haben somit im Lauf der Zeit durch sukzessive Weiterentwicklungen ein hohes Qualitätslevel erreicht.

Ein wichtiger Antreiber für die Weiterentwicklung der Werkzeughalter waren Fortschritte in der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSC – High Speed Cutting). Um das Zeitspanvolumen zu maximieren, laufen HSC-Prozesse mit deutlich höheren Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten. Entsprechend exakt muss der Rundlauf des Werkzeugs in der Spindel sein. Mit der Einführung des Hochgeschwindigkeitsfräsens schwer zerspanbarer Materialien, wie etwa Titanlegierungen für die Luft- und Raumfahrt, erhöhte sich der Bedarf an strapazierbaren Werkzeughaltern für schwierige Einsatzbedingungen. Damit stiegen abermals die Anforderungen an die technischen Parameter wie die Festigkeit und Steifigkeit, um eine hohe Zuverlässigkeit zu erreichen.

Diese Anforderungen lassen sich an einer ganzen Reihe von neuen Werkzeughalterserien von ISCAR beobachten. Der Werkzeugspezialist treibt die Weiterentwicklung seiner Produkte stetig voran, um Anwender bei ihrer Arbeit bestmöglich zu unterstützen. Für eine effektive Werkzeugspannung hat das Unternehmen eine große Auswahl an Aufnahmetypen, Haltern, Adaptern, Spannschäften, Schrumpf- und Kraftspannfuttern im Programm. Die Leistungsparameter für diese Komponenten haben sich im Lauf der Zeit entsprechend den Ansprüchen der Industrie deutlich erhöht. So besitzen die neuesten Schrumpffutter der SHRINKIN-Serie mit HSK-100-Schaft jetzt eine Auswuchtqualität von 2,5 G und eine Restunwucht von weniger als einem Gramm bei 20.000 Umdrehungen pro Minute. Das aktuelle MAXIN 32-Kraftspannfutter stellt ein Anzugsdrehmoment von bis zu 1.760 Nm sicher, und die ausrichtbaren FINEFIT-Aufnahmen mit radialer und axialer Einstellung für Hochgeschwindigkeitsreibahlen halten die Rundlauf- und Planlaufeinstellung auf 0,001 mm genau.

Zielgerichtete Kühlung
Eine permanente Kühlung ist beispielsweise bei der Bearbeitung von Materialien für die Luftund Raumfahrtindustrie, wie Titan oder exotische, hoch hitzebeständige Superlegierungen (HTSA), ein sicherheitsrelevanter Faktor. Würde im Bearbeitungsprozess die Kühlung ausfallen, käme es zu hohen Temperaturen, die das Materialgefüge verändern können. Im späteren Betrieb erhöht das die Gefahr von Ausfällen. Deshalb hat ISCAR eine Reihe neuer Werkzeugfamilien auf den Markt gebracht, die eine effiziente und punktgenaue Kühlmittelzufuhr ermöglichen.

Die Schrumpffutter der X-STREAM-SHRINKIN-Linie besitzen interne Kühlmittelkanäle entlang des Werkzeugschafts aus Vollhartmetall, Stahl oder HSS. Diese leiten das Kühlmittel direkt an die Schneidkanten. X-STREAM-SHRINKIN kann seine Stärken sowohl beim Fräsen von Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt – etwa bei der Produktion von Turbinenblättern und Blisks aus Titan –, als auch beim Hochgeschwindigkeitsfräsen in anderen Branchen ausspielen: Die effiziente Kühlung verbessert die Spanabfuhr in tiefen Kavitäten erheblich und reduziert das Nachschneiden durch die erzeugten Späne.

Ein Booster für die Spindel
Mit dem JETCUT-Verfahren hat ISCAR ein neues Konzept für die Zufuhr von Hochdruck-KühlmitteI bei VDI-Schnellwechseladapter-Systemen nach DIN 69880 zum Drehen und Stechen auf Langdrehmaschinen im Programm. Das JETCUT-Konzept basiert auf von unten gespeisten Kanälen, die das Kühlmittel durch das Werkzeug gezielt in den Schneidbereich leiten. Das steigert die Leistung beim Drehen, Ein- und Abstechen erheblich.

Die Kühlmittelzufuhr kann aber nicht nur kühlen: Richtig eingesetzt erhöht sie auch die Drehzahl eines Werkzeugs. ISCARs SPINJET-Linie an KSS-betriebenen, kompakten Schnelllaufspindeln für Werkzeuge mit kleinem Durchmesser wirkt als eine Art „Booster“ und macht aus vorhandenen Standardmaschinen Hochgeschwindigkeits-Performer. Je nach Kühlmitteldruck und Durchflussvolumen beschleunigen sie die Spindeln auf eine Drehzahl von bis zu 55.000 Umdrehungen pro Minute. Zu den Verfahren, die davon profitieren, zählen das Fräsen, Bohren, Gewindefräsen, Gravieren, Fasen, Entgraten sowie das Feinschleifen in Radialrichtung. Die SPINJET-Spindeln können mit Werkzeugen bis zu einem Durchmesser von sieben Millimetern bestückt werden. Der optimale Durchmesserbereich liegt jedoch zwischen 0,5 und vier Millimetern.

Futter gegen Achsversatz
Für die hochpräzise Bearbeitung von Bohrungen beim Reiben kommen Pendelfutter zum Einsatz. Diese Werkzeughalter gleichen einen möglichen Achs- und Winkelversatz zwischen der Zentrumsachse der Reibahle und der Bohrungsachse aus. Dies ist für die optimale Leistung und Präzision der Bohrung unerlässlich. Deshalb hat ISCAR die ER COLLET-Spannfutterlinie um ein neues Design erweitert: Die GFIS-Pendelfutter für Hochgeschwindigkeitsreibahlen. Das neue Futter verfügt über eine integrierte Technologie, die die Steifigkeit des Systems über den gesamten Prozess sicherstellt.

Auch die Digitalisierung der Fertigung spielt eine wichtige Rolle bei der Etablierung neuer Werkzeugeigenschaften. So hat das Konzept einer vernetzen und intelligenten Fertigung auch Auswirkungen auf die sich scheinbar nur langsam wandelnde Welt der Werkzeugaufnahmen. Essenziell für die Zusammenarbeit der Produktionssysteme in einer digitalen Fabrik ist ihr gegenseitiger Datenaustausch in Echtzeit. Deshalb besitzen moderne Werkzeugaufnahmen von ISCAR spezielle Aussparungen für Radio-Frequency-Identification (RFID)-Chips, die auf Kundenwunsch montiert werden können. ISCARs intelligentes computergestütztes Werkzeugausgabesystem MATRIX liest diese RFID-Chips aus und empfängt alle erforderlichen Identifikationsdaten der Werkzeugaufnahme.

Bild 1: Die Schrumpffutter der X-STREAM-SHRINKIN-Linie besitzen interne Kühlmittelkanäle entlang des Werkzeugschafts aus Vollhartmetall, Stahl oder HSS. Diese leiten das Kühlmittel direkt an die Schneidkanten.


Bild 2: Das JETCUT-Konzept basiert auf von unten gespeisten Kanälen, die das Kühlmittel durch das Werkzeug gezielt in den Schneidbereich leiten.


Bild 3: ISCARs SPINJET-Linie an KSS-betriebenen, kompakten Schnelllaufspindeln für Werkzeuge mit kleinem Durchmesser wirkt als eine Art „Booster“ und macht aus vorhandenen Standardmaschinen Hochgeschwindigkeits-Performer.


Bildnachweis: ISCAR