Kann man das µ spalten? Wenn ja, warum und weshalb? Von: Hermann Diebold, GF Helmut Diebold Goldring- Werkzeugfabrik Seit 1980, also seit ich in der Werkzeugbranche tätig bin, hörte ich immer wieder das Sprichwort, dass man versucht das µ zu spalten. Natürlich möchte man Produkte herstellen die µ-genau sind, aber in der Vergangenheit war dieser Spruch eher eine Verlegenheitsfloskel, weil man eben diese Genauigkeit in der Werkzeugbranche oder bei Werkzeugmaschinen nicht hinbekommen hat. Fantasie sich ausdenken kann, für die Umsetzung solcher Ideen ist aber immer die Technik zuständig. Ein Beispiel aus der Welt des Fräsens ist die Entwicklung der Drehzahlen. In den 80er Jahren war die Fräsmaschine mit 4500 U/min das erreichbare Maximum. Über viele Jahre gab es keinen entscheidenden Fortschritt. Mit ein bisschen CNC Steuerung konnte man doch tatsächlich schon um eine Ecke rumfräsen ohne an Handrädern drehen zu müssen. Und hier gleich ein Seitenhieb an die Entwickler moderner Software: Leider muss man auch heute noch hochentwickelte Maschinen mit einem Aufwand programmieren, der als eher steinzeitlich zu bezeichnen ist. Wie klein doch ein µ ist Wir bei Diebold sind jetzt aber genau dort angekommen, wo wir schon seit Jahrzehnten hinwollen, nämlich Spannzeuge in Serie herzustellen bei denen der Rundlauf unter 1 µ liegt. Dazu waren aber einige Veränderungen nötig, sowohl bei der Maschinentechnik als auch der Gebäudetechnik. Und nicht zuletzt bei der Messtechnik. Stete Evolution sind wir in der Technik ja gewohnt, aber oft kommt man nur in kleinen Schritten voran. Viele Faktoren haben Einfluss auf technologische Sprünge und müssen sich zeitgleich ergänzen damit etwas ganz neues erreicht werden kann. Aus Science Fiction Filmen kennen wir was die menschliche Einige Jahre lang hat sich bei den Fräsmaschinen fast nichts getan, erst mit dem Aufkommen schnellerer Steuerungen konnte man die nächsten Schritte für schnellere Maschinenbewegungen oder mehrachsiges Arbeiten tun. Aber dann ging es richtig los. Von einer Messe zur anderen wurden neuere, verbesserte Konzepte vorgestellt, was mich schon vor Jahren zu der Aussage verleitet hat, dass die letzte Fräsmaschine noch lange nicht erfunden ist. Und das gilt auch heute noch, nachdem wir im Zeitalter der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und der Mikro-Bearbeitung angekommen sind. Ständig werden verbesserte und noch genauere Maschinen präsentiert. Mit diesem Technikwandel werden aber auch bessere Werkzeug-Spannsysteme und Schneidwerkzeuge benötigt. Auch bei den Werkzeugen gilt das oben gesagte. Immer weiter verbesserte Schneidstoffe, Geometrien und Beschichtungen machten Hochleistungs-Schneidstoffe erst möglich. Auch diese Branche ist parallel zu den Maschinenentwicklungen innovativ durchgestartet. Bei den Spannsystemen kam der Umstieg vom Steilkegel auf den HSK Kegel. Der HSK Kegel
ist weltweit anerkannt, vielleicht nicht die technisch perfekteste Lösung, aber immerhin wurde er zum Standard erhoben und ist damit für jedermann nutzbar. HSK Kegel müssen sehr genau gefertigt werden. Sie sind überbestimmt und müssen durch die Werkzeugeinzugskraft verformt werden damit das Werkzeug auf Plananlage gezogen wird. Wenn der Spindelkegel an der oberen ISO Toleranz ist und auch der Werkzeugkegel, dann gehen 35% der Spannkraft gegen die Plananlage verloren. In diesem Fall werden Prozesse spätestens in der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung instabil und das Werkzeug fängt an zu schwingen. Schlechte Oberflächen und schlechte Standzeit der Werkzeuge sind die Folge. Langfristig wird auch die Lagerung der Spindel durch diese Vibrationen Schaden nehmen. Hochgeschwindigkeitsspindel HSK Spannfutter Sind aber alle Toleranzen optimal vorhanden dann kann man mit der HSK-Schnittstelle in Genauigkeitsbereiche unter einem µ vorstoßen von denen man früher nur träumen konnte. HSK Kegel gelöst-gespannt Einteilige Werkzeughalter lassen sich heute in einer Rundlaufgenauigkeit von 3 µ problemlos automatisiert und daher auch preiswert herstellen. Das gilt insbesondere für Schrumpffutter. Diese sind bewährte hochgenaue Spannmittel. Seit es moderne induktive Schrumpfgeräte für das Ein- und Ausspannen der Werkzeuge gibt, sind diese Spannmittel auch problemlos handhabbar und damit sehr erfolgreich im Einsatz. Die Bohrungsdurchmesser beginnen allerdings bei der Schrumpftechnik erst bei 3 mm, bei kleineren Durchmessern ist ein sicherer
Schrumpfprozesse nicht mehr möglich. Wenn aber Werkzeugschäfte unter 3 mm gespannt werden müssen oder wenn man eine gewisse Dämpfung beim Schneidprozess erreichen muss, bleiben dem Anwender nicht mehr viele Alternativen. Klar kennt man seit Jahrzehnten Spannzangenfutter der verschiedensten Ausführungen die recht gut sind im Rundlauf des Gesamtsystems, aber bei weitem nicht ausreichend für Hochgenauigkeitsanwendungen. Hier genau setzt der technische Fortschritt an um Spannzangenfutter einer neuen Genauigkeitsklasse herzustellen. Diebold bietet ein speziell gefertigtes Spannzangenfutter-System unter dem Namen CentroGrip an, bei dem der Futterkörper laut Produktionsvorgabe eine Rundlaufgenauigkeit <1µ haben muss und die speziell für dieses System gefertigten Spannzangen ebenfalls eine Genauigkeit <2µ haben müssen. Das Ganze wird mit einer Spannmutter versehen die so gefertigt ist, dass sie den Rundlauf des Gesamtsystems nicht verschlechtert damit am Fräserschaft in 3xd gemessen, ein Rundlauf von <3µ garantiert zur Verfügung steht. können durch die Verwendung von hochpräzisen Spannmitteln lässig Standzeitverdoppelungen der hochwertigen und teuren Zerspanungswerkzeuge erreicht werden. So macht sich eine Investition in diese hochgenauen Systeme -die nur unwesentlich teurer sind als klassische Spannzangenfutter oft bereits nach 4-5 Werkzeugwechseln bezahlt. Spannzangenfutter haben ein hervorragendes Dämpfungsverhalten: Wenn dieses Dämpfungsverhalten nun noch mit hervorragendem Rundlauf, mit maximaler Spannkraft und Tauglichkeit für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung gepaart wird, dann hat man den größtmöglichen Nutzen und verbesserte Zerspanungsergebnisse erreicht. Hier hat nun die Firma DIEBOLD mit ihrem hochpräzisen CentroGrip - Präzisionsspannzangenfutter das passende Produkt. Dazu benötigt man hochwertige Fertigungs- und Messeinrichtungen, muss die richtigen Materialien verwenden und vor allem die aufwendigen Härte- und künstlichen Alterungsprozessen beherrschen um Aufnahmen mit einer max. Rundlauftoleranz von 1µ in gleichbleibender Qualität in Serie herzustellen. CentroGrip Spannzangenfutter CentroGrip Spannzangenfutter Welchen Einfluss haben Haltekräfte, Rundlauf, Schwingungsdämpfung oder das Handling meiner Spannmittel auf die Lebenszeit der Werkzeuge, das Bearbeitungsergebnis und ggfs. sogar auf das Betriebsergebnis? Hier
CentroGrip Präzisionsspannzange Die Hochpräzisions-Spannzangen und die Spannmuttern, müssen besonders präzise hergestellt werden damit sie den Rundlauf des Gesamtsystems beim Spannen nicht beeinträchtigen. CentroGrip Spannmuttern sind symmetrisch aufgebaut und haben keine Spannflächen. Dadurch erzeugen sie keine unerwünschte Unwucht und sind deshalb auch für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung bestens geeignet. Produktionshallen konstant bei 21 C liegt, ist das nicht ausreichend eine Genauigkeit am Werkstück von unter einem µ zu erreichen. Ohne Temperierung der Maschinen und Messmittel ist das nicht zu schaffen. Bei Diebold kann man wunderbar vergleichen was in den alten Hallen an Genauigkeit erzeugt werden konnte und was dazu im Vergleich in der klimatisierten Umgebung möglich ist. Es handelt sich dabei um einen sprichwörtlichen Quantensprung. Unsere Fertigungshallen mit Klimahalle (rechts) CentroGrip ist das perfekte Spannmittel für Anwender die eine Verbesserung ihrer bisherigen Zerspanungsergebnisse anstreben. Es gibt bereits verschiedene Systeme auf dem Markt die diese Rundlaufgenauigkeit versprechen, aber die Anwender in der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung oder der Mikrobearbeitung können am Werkstück erkennen, wo die Unterschiede der zu vergleichenden Systeme sind. Wie kann man also diese Genauigkeit an solchen Spannzangenfuttern herstellen? Dazu ist es notwendig, in einer perfekt klimatisierten Umgebung zu arbeiten. Dies ist bei Diebold seit 2006 gegeben. Schon damals wurde in eine energiesparende, vollklimatisierte Fertigung investiert und zusätzlich für die Temperierung des Kühlmittels aller Maschinen gesorgt. Wenn nur die Luft-Temperatur der Sind erst einmal die klimatischen Voraussetzungen gegeben beginnt die echte Herausforderung, nämlich die notwendige Technologie bereitzustellen mit der man Rundläufe von unter einem µ zu vertretbaren Kosten herstellen kann. Das Ziel bei Diebold war es von Anfang an, mit marktüblichen Schleifmaschinen diese Ergebnisse erzielen zu können. Diese Maschinen gibt es, aber die Kunst liegt darin, den Schleifprozess und die Vorrichtungen so zu entwickeln, dass in der Serienproduktion diese hohe Rundlaufgenauigkeit auch erreicht wird. Dies hat bei Diebold auch nicht gleich am ersten Tag funktioniert, aber basierend auf jahrzehntelanger Erfahrung in der Herstellung von Hochgenauigkeits-Spannzeugen und hochgenauen Spindeln waren die Voraussetzungen gegeben, auch diese Hürde zu nehmen. Die dafür notwendige Mess- und Prüftechnik kann man am Markt ebenfalls beschaffen, die Sicherstellung der Messergebnisse und die
notwendige Dokumentation sind aber ein entscheidender Faktor für die tatsächlich erzielbaren Genauigkeiten. HSK Einstellmeister Aus dieser Entwicklung heraus haben wir professionelle Techniken installiert mit denen wir jederzeit nachprüfen können, ob unsere Messgeräte, die wir für die Herstellung der hochgenauen Spannzeuge verwenden, auch richtig messen. Mit anderen Worten: Wir können nachweisen dass ein gemessenes µ auch ein µ ist. HSK-Messgerät aus eigener Produktion Diebold stellt Messgeräte und vor allem Einstellmeister für das Messen von Werkzeugkegeln und Spindelkegeln her. Es handelt sich um Mehrstellen-Messgeräte mit denen durch Vergleichsmessung mit einem Einstell-Meister alle Funktionsmaße eines Werkzeugkegels vermessen werden. Auch die Einstellmeister für unsere Messgeräte werden bei uns im Hause hergestellt und sind seither auf dem messtechnischen Niveau um Genauigkeiten unter einem µ dokumentieren zu können. Für die Kegelmessung musste die Rückführbarkeit auf Bezugsnormale des DKD (Deutschen Kalibrierdienstes) installiert werden. Für die Zertifizierung von Messdornen wurde in die neueste Technik der Formmessung investiert. Ein Feinmessraum der Güteklasse 2 mit Messmaschinen mit einer Genauigkeit von 0,4 µm steht zur Verfügung. Die Temperaturkonstante in diesem Messraum ist vorbildlich mit +/- 0,5 Kelvin und überwachter Luftfeuchtigkeitsregelung.
Diebold drei verschiedene Überprüfungs- Methoden zur Anwendung, um sicherzustellen, dass der angestrebte Rundlauf auch wirklich da ist und dokumentiert werden kann. Messmaschine für Master-Kalibrierung Mit unseren elektronischen Rundlaufprüfgeräten arbeiten wir heute im Auflösungsbereich von 0,1 µm, also jeder angezeigte Teilstrich entspricht 0,1 µ. Sicher keine Selbstverständlichkeit denn wir waren es bisher gewohnt, im Bereich von 1-5 µm unterwegs zu sein. Diese Messtechnik in Verbindung mit einer topmodernen Fertigung macht es uns heute möglich, tatsächlich das µ zu spalten. Aber das Ganze geht nur mit bestens ausgebildeten Mitarbeitern. Über 70% unserer Mitarbeiter haben bei uns ihre Lehre gemacht und kennen die Genauigkeitsanforderungen und die dazugehörigen Prozesse sehr genau. Und genau auf dieses Können bin ich besonders stolz. Wenn auch Sie von dieser hohen Qualität profitieren möchten sind Sie jederzeit herzlichst eingeladen sich auch vor Ort in Jungingen von unserer Leistung zu überzeugen. Transparenz und Offenheit gehören ebenso zu unserem Credo wie bester Service und beste Betreuung unserer Kunden. Es grüßt Sie herzlichst Ihr Hermann Diebold Rundlaufprüfung Und genau hier sind wir beim Spalten des µ angelangt. Früher nur eine Wunschvorstellung über die wir ungläubig den Kopf geschüttelt haben, unter Laborbedingungen sicher erreichbar und messbar, aber in der Serienproduktion war der Wunsch Vater des Gedanken. Die Messung der hochgenauen Spannzangenfutter erfolgt auch nicht nur mit einer Rundlaufprüfmethode, sondern es kommen bei