Interview mit Andreas Haimer

Andrea Gillhuber,

„Der Bedarf an Wuchtgeräten steigt“

Dreht ein Werkzeug nicht rund, kann das erhebliche Auswirkung auf die Spindel, die Werkzeugmaschine und letztendlich auch auf die Qualität des Werkstücks haben. Andrea Gillhuber sprach mit Andreas Haimer, Geschäftsführer von Haimer, über die Bedeutung von Werkzeugwuchten.

SCOPE: Wie weit ist das Wuchten von Werkzeugen in der Industrie verbreitet?

Andreas Haimer: Die Bedeutung gewuchteter Werkzeuge hat in den letzten Jahren stark zugenommen: So werden Werkzeugaufnahmen, Fräs- und Bohrwerkzeuge bereits größtenteils „feingewuchtet“ als Einzelkomponente gekauft. Außerdem werden immer mehr Schrumpffutter eingesetzt, die von Haus aus eine wiederholgenaue Wuchtgüte mit sich bringen.

Wenn wir von Haimer von gewuchteten Werkzeugen sprechen, meinen wir immer ein Werkzeugsystem, das aus Werkzeugaufnahme, dem Zubehör und dem eigentlichen Zerspanungswerkzeug nach der Montage besteht. Denn die Wuchtgüte und damit die dynamischen Rundlaufeigenschaften des Komplettwerkzeuges während der Bearbeitung sind entscheidend für einen produktiven Zerspanungsprozess.

Je anspruchsvoller die Bearbeitungen werden oder je größer die Unwucht des Komplettwerkzeugs ist, desto mehr wächst die Bedeutung und Notwendigkeit, das Werkzeugsystem zusätzlich nach der Montage fein zu wuchten. Wir stellen fest, dass mit dem Einzug moderner Zerspanungsstrategien wie der HSC- und HPC-Bearbeitung und damit einhergehenden hohen Drehzahlen der Bedarf für Wuchtgeräte Jahr für Jahr gestiegen ist.

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Diesen Trend unterstützen Werkzeugmaschinenhersteller, die mehr und mehr dazu übergehen, die Unwucht der Werkzeuge sogar in der Maschine zu überwachen. Ist diese für die eingesetzte Drehzahl zu hoch, stellt die Spindel ab. Denn die Unwucht würde die Prozesssicherheit und den störungsfreien Betrieb der Maschinen durch Vibrationen gefährden. Insofern ist das Auswuchten ein Garant für prozesssicheres „Green-light-machining“ und schützt vor teuren Spindelschäden.

SCOPE: Was kann passieren, wenn ein Werkzeug nicht gewuchtet wird?

Haimer: Es gibt viele Konsequenzen, die durch ein ungewuchtetes Werkzeug-system entstehen. Die daraus resultierende Fliehkraft belastet die Spindellagerung, wodurch sich erfahrungsgemäß die Spindellebensdauer um etwa 50 Prozent reduziert. Teure und ungeplante Maschinenausfälle können die Folge sein.

Durch die Fliehkräfte entstehen beim Drehen der Spindel Vibrationen. Diese übertragen sich auf die Maschine und besonders auf das Schneidwerkzeug, was die Standzeit des Werkzeugs deutlich verkürzen kann. Basierend auf Erfahrungswerten sinkt die Lebensdauer eines ungewuchteten Werkzeugsystems, Werkzeugaufnahme mit Schneidwerkzeugen, Muttern, Spannzangen, Schrauben, Einsätzen et cetera, um mindestens zehn Prozent. Das Ergebnis sind höhere Kosten für Schneidwerkzeuge und ungeplantes Werkzeugrüsten. Ein großer amerikanischer Automobilhersteller konnte die Anzahl ungeplanter Werkzeugwechsel durch das Einführen eines Wuchtvorgangs um über 60 Prozent reduzieren.

SCOPE: Welchen Einfluss hat das Wuchten von Werkzeugen auf den Fertigungsprozess beziehungsweise auf die Maschine?

Haimer: Vibrationen schaden nicht nur der Spindel und dem Schneidwerkzeug. Sie verschlechtern den gesamten Prozess. Sie erzeugen Rattermarken, die durch zusätzliche Feinbearbeitung oder durch sonstige Nacharbeiten entfernt werden müssen. Alternativ reduzieren viele Zerspaner die Drehzahl, Vorschubgeschwindigkeit und Spantiefe, was aber zu einem niedrigeren Zeitspanvolumen und dadurch zu einer schlechteren Produktivität führt.

Das Wuchten der Werkzeugsysteme verbessert deren Rundlaufeigenschaften und reduziert somit die entstehenden Vibrationen. Besonders wichtig ist das bei Komplettwerkzeugen, die aus vielen variablen Komponenten und Zubehör (wie Anzugsbolzen oder Kühlmittelrohr) bestehen. Auch unsymmetrisch modular aufgebaute Werkzeuge, PKD-Werkzeuge, Ausdrehköpfe oder Werkzeuge mit ungleicher Schneidenteilung sind schon durch ihre Geometrie unwuchtig und müssen ausgewuchtet werden, um stabile Prozesse, planbares Werkzeugrüsten und optimierte Bearbeitungsergebnisse zu erhalten. Auch für möglichst hohe Vorschübe und Drehzahlen – und damit hohe Zerspanraten und kurze Bearbeitungszeiten – sind ausgewuchtete Werkzeuge unerlässlich. So lassen sich im Fertigungsprozess kritische Bearbeitungen durch feingewuchtete Werkzeuge optimieren und signifikante Produktivitätsverbesserungen von bis zu 20 Prozent – je nach Einsatzfall – realisieren.

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