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14.03.2018: Mit Feinwuchten zu gesteigerter Produktivität

Wuchten kann ganz einfach sein: Mit der HAIMER Tool Dynamic und entsprechenden Schleifscheibenaufnahmen sowie speziellen Schwermetallschrauben dauert das Wuchten nur wenige Minuten.

Unwucht ist der erklärte Feind jeglicher präziser Schleifbearbeitung oder produktiver Zerspanung. Um diese bei Schleifscheiben und anderen rotierenden Werkzeugen auf einfache Weise zu beseitigen, hat die HAIMER GmbH, Igenhausen, die Wuchtmaschinen-Serie Tool Dynamic entwickelt. Der Anwender profitiert von hoher Rundlaufgenauigkeit, geringeren Vibrationen und unterm Strich von gesteigerter Produktivität.

„Unwucht ist kein Mysterium“, sagt Andreas Haimer. Als Geschäftsführer der HAIMER GmbH, dem Weltmarktführer im Bereich Auswuchttechnik für Werkzeuge, Schleifscheiben und Aufnahmen, beschäftigt er sich intensiv mit Fräs- und Schleifwerkzeugen und deren optimalem Einsatz. Er erklärt: „Unwucht entsteht bei einem rotierenden Werkzeugsystem durch eine ungleiche Gewichtsverteilung. In der Rotation entstehen dadurch Fliehkräfte, die mit der Drehzahl quadratisch ansteigen. Das bedeutet, dass – bei gleicher Unwucht – die Spindel mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 10.000 min-1 eine 25 mal so hohe Fliehkraft erzeugt wie bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 2.000 min-1.“

Soweit die Theorie. In der Praxis kann die Unwucht von Schleifscheiben und Werkzeugen verschiedene Ursachen haben. Es spielen die Toleranz der Schleifscheibenbohrung, die Homogenität (Massenverteilung der Scheibe) und Parallelität sowie die Konzentrizität eine wichtige Rolle. Auch die Toleranzen des Schleifscheibendorns sowie das Abrichten und Profilieren der Schleifscheibe wirken sich unmittelbar auf die Unwucht und damit auf den dynamischen Rundlauf des Werkzeugs während der Bearbeitung aus. Es entstehen Vibrationen, die sich auf Maschine und Werkzeug übertragen. Sie beeinträchtigen den gesamten Bearbeitungsprozess und das Schleifergebnis hinsichtlich Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit des Werkstücks. Im Fall des Werkzeugschleifens entsteht auf diese Weise eine mehr oder weniger große Schartigkeit an den geschliffenen Werkzeugen. Analog wirkt sich die Unwucht bei Zerspanungswerkzeugen und den zu bearbeitenden Werkstücken aus.

 

Unwucht beeinträchtigt die Standzeit von Werkzeug und Spindel

Zudem verursacht Unwucht einen höheren Verschleiß an Schleifscheibe bzw. Werkzeug und Spindelstock. Studien und Erfahrungen belegen, dass sich die Spindellebensdauer um 50 Prozent reduzieren kann. Andreas Haimer weist darauf hin, dass inzwischen viele Maschinen- und Spindelhersteller von ihren Kunden fordern, nur noch ausgewuchtete Werkzeuge einzusetzen: „Andernfalls geben sie keine oder nur eine eingeschränkte Garantie auf die Spindel.“

Doch noch immer reduzieren viele Anwender lieber die Drehzahl, Vorschubgeschwindigkeit und Spantiefe, um die durch Unwucht erzeugten Vibrationen zu minimieren und dadurch die notwendige Prozesssicherheit sowie die geforderten Qualitäten am Werkstück zu erreichen. Das führt zwar zu einer ruhigeren Bearbeitung und besseren Oberflächen – aber auch zu niedrigerem Zeitspanvolumen und damit zu schlechterer Produktivität.

 

Die Praxis zeigt: Wuchten ist einfach und effektiv

Die deutlich bessere Lösung wäre, die Unwucht im Werkzeugsystem von vorneherein zu beseitigen. Was auf den ersten Blick kompliziert erscheint, ist laut Andreas Haimer „einfach machbar und für jeden erschwinglich. Mit unserem modularen Wuchtsystem Tool Dynamic lassen sich Werkzeugaufnahmen, Schleifscheiben und große Rotoren bis Durchmesser 1.000 mm auswuchten. Dabei erreichen unsere Maschinen beste Wiederholgenauigkeiten von < 0,5 gmm, was bei einem 1 kg schweren Werkzeug einer Exzentrizität von 0,5 µm entspricht.“

Den einfachen Umgang mit der HAIMER Wuchttechnik bestätigt unter anderem die Werkzeugschleiferei Fuchs, Nittenau, in der seit fast zehn Jahren Tool Dynamic Wuchtgeräte genutzt werden, um Schleifscheiben inklusive Dorn zu wuchten. Produktionsleiter Andreas Fuchs meint: „Wenn wir gewusst hätten, dass Wuchten so einfach ist, hätten wir damit noch viel früher begonnen.“ Zudem ist der Erfolg deutlich messbar, wie Andreas Fuchs bestätigt: „Mit gewuchteten Schleifscheibensätzen können wir um 25 bis 30 Prozent höhere Vorschübe fahren. Die Standzeiten und Abrichtzyklen der Scheiben haben sich in gleichem Maße verlängert.“ Und nicht zuletzt stieg die Qualität der von Fuchs hergestellten Hochleistungs-HSS- und -VHM-Werkzeuge vom Wuchten.

Andere Werkzeugschleifer konnten durchs Wuchten der Schleifscheiben ähnliche Aha-Erlebnisse verbuchen, zum Beispiel Johannes und Ludger Nipper, Gründer und Geschäftsführer der Werkzeugschleiferei Nipper GmbH im niedersächsischen Lastrup: „Als wir 2011 anfingen, unsere Schleifscheiben zu wuchten, konnten wir die Bearbeitung um 20 bis 25 Prozent beschleunigen, und vor allem wurde die Qualität der Werkzeugoberflächen erheblich besser.“ Da Nipper zu 90 bis 95 Prozent der Werkzeuge aus Vollhartmetall schleift, waren die Auswirkungen besonders positiv. Denn das Material ist sehr spröde und darf keinen Schlag bekommen, sonst entstehen Haarrisse, die zum Werkzeugbruch führen können. „Seit wir die Schleifscheiben wuchten, treten fast keine Werkzeugbrüche mehr auf“, resümiert Johannes Nipper.

Die Qualitätsverbesserung lässt sich nicht nur am Ausbleiben solch schwerer Schäden festmachen. Dank der besseren Qualität von Oberflächen und Schneiden erzielen die Nipper-Werkzeuge bei den Kunden längere Standzeiten und erlauben teilweise die Bearbeitung anspruchsvollerer Materialien. Dank des vibrationsfreien Laufs der CNC-Maschinen konnte Nipper auch die Werkzeugpalette in den Bereich extrem filigraner Werkzeuge hinein erweitern. „Wir schleifen inzwischen bis zu 0,4 mm Durchmesser, Stufenbohrer sogar mit nur 0,3 mm Durchmesser. An die Fertigung solcher Werkzeuge wäre ohne Wuchten gar nicht zu denken“, zeigt sich Ludger Nipper auch nach Jahren Erfahrung mit dem Wuchten immer noch begeistert.

 

Mit Tool Dynamic zum optimierten Rundlauf

Die erste Tool Dynamic-Maschine brachte HAIMER bereits 1996 auf den Markt. Seitdem entstand eine komplette Baureihe, die für jede Anforderung die passende Lösung bereithält. Als Tisch- und Beistellmaschine konzipiert, ist die Tool Dynamic TD 1002 beispielsweise eine ideale Lösung zum Wuchten von Schleifscheiben. Die Wuchtadapter mit automatischem Spannsystem spannen das Werkzeug µm-genau wie die Werkzeugschleifmaschine und sorgen so für höchste Mess- und Wiederholgenauigkeit. Mit der optionalen Rundlaufmessvorrichtung kann sogar in einer Aufspannung der Rund- und Planlauf von Schleifscheiben gemessen werden. Die Bedienung der TD 1002 erfolgt über ein integriertes Tastenfeld und Display.

Die in der Praxis am häufigsten eingesetzten Modelle Tool Dynamic Comfort und Comfort Plus werden durch Touchscreen über die moderne und bedienerfreundliche Auswuchtsoftware TD 4.0 bedient. Sie bieten die Möglichkeit, auf einfache Art und Weise auch in zwei Ebenen zu wuchten.

Bei einem Messlauf wird das Schleifscheibenpaket in die Wuchtspindel eingespannt und in Drehung versetzt. Die Unwucht verursacht Fliehkräfte, die an der Wuchtspindel mit Kraftsensoren gemessen werden. Die Auswertung des Messsignals übernimmt die Software vollautomatisch. Sie zeigt dem Bediener komfortabel mit Piktogrammen am Bildschirm an, wo er wieviel Material auf der Schleifscheibe zu entfernen bzw. mit Hilfe von Wuchtschrauben anzubringen hat. Der eingebaute Laser unterstützt mit intuitiver Anzeige die direkte Wuchtkompensation an der Maschine. Am Ende kann der Bediener ein Auswuchtprotokoll erstellen, um die erreichten Toleranzwerte zu dokumentieren und in einer Datenbank abzulegen. Das hilft vor allem den Werkzeugschleifern, die neben den Schleifscheiben auch die geschliffenen Werkzeuge feinwuchten möchten, um damit deren Qualität zu erhöhen und dies dann auch als Nachweis dem Werkzeug beim Verkauf beilegen können.

Die Tool Dynamic Baureihe umfasst zahlreiche Ausbaustufen bis hin zur universellen CNC-gesteuerten Auswuchtmaschine TD Automatic, die den Unwuchtausgleich direkt in einer oder zwei Ebenen automatisch vornimmt.

Die jüngste Entwicklung ist die Tool Dynamic Preset Microset, die Auswucht- und Voreinstelltechnik perfekt kombiniert. Die Spannung des Werkzeugs erfolgt in der hochpräzisen Auswuchtspindel mit dem bewährten und patentierten Adaptersystem von HAIMER. Das spart Zeit und erhöht die Genauigkeit, weil das Werkzeug nicht mehr umgespannt werden muss.

 

Komplettes Sortiment an Schleifscheibenaufnahmen

Um den Wuchtvorgang möglichst kosteneffizient, einfach und schnell zu gestalten, bietet HAIMER spezielle Zubehörteile an. Dazu gehört unter anderem ein komplettes Sortiment an Schleifscheibenaufnahmen für Werkzeugschleifmaschinen aller gängigen Fabrikate: unter anderem Vollmer, Walter, ISOG, UWS Reinecker und Rollomatic. Aber auch für die im Trend liegenden Multitaskmaschinen, in die neben Fräs- und Dreh- jetzt auch die Schleiftechnologie integriert wurde, hat HAIMER mittlerweile ein Programm an passenden Aufnahmen zu bieten.

HAIMER Schleifscheibenaufnahmen sind hochgenau und vereinfachen im Zusammenspiel mit maßgeschneiderten Adaptern den Spannvorgang in der Wuchtmaschine. So wird bei den Schleifscheiben zunächst in einem Vorwuchtgang die grobe Unwucht gemessen und korrigiert. Es folgen der Abrichtprozess und ein abschließendes Feinwuchten ebenfalls in zwei Ebenen. Mit Hilfe von speziellen HAIMER Schwermetall-Wuchtschrauben lassen sich selbst die bei Schleifscheiben möglichen großen Unwuchten auf einfache Weise kompensieren. Dafür hat HAIMER in den Schleifscheibenaufnahmen eine Vielzahl an Wuchtgewinden vorgesehen.

 

Wuchten – auch wirtschaftlich eine runde Sache

Dass sich das Wuchten von Werkzeugsystemen lohnt, belegt die HAIMER GmbH mit einer einfachen Rechnung: Eine moderne Werkzeugschleifmaschine kostet pro Stunde ca. 100 Euro (einschichtiger Betrieb, 1.600 Std. Laufzeit pro Jahr). Bei einer Steigerung der Schleifleistung durch Wuchten von nur 10 Prozent spart man 10 Euro pro Stunde. Das sind 16.000 Euro pro Jahr und BAZ. Erfahrungen aus der Haimer eigenen Produktion und Berichte von Kunden, die ihre Schleifscheiben seit langem auswuchten, belegen noch höhere Produktivitätssteigerungen durch das Wuchten. Einsparungen durch verbesserte Oberflächengüte, höhere Maßgenauigkeit und weniger Maschinenstillstände kommen noch dazu.

 

Duo-Lock™-Rohlinge zum Selberschleifen

HAIMER stellt auf der GrindTec 2018 nicht nur die neueste Wuchttechnik vor. Auf dem Messestand 1030 in Halle 1 werden für Werkzeugschleifer noch weitere interessante Neuheiten gezeigt. So präsentiert HAIMER hochwertige Hartmetall-Rohlinge mit Duo-Lock™-Gewinde, die zu Sonderwerkzeugen weiterverarbeitet werden können. Das von HAIMER entwickelte Duo-Lock™-System ist die stabilste Schnittstelle für Hartmetall-Werkzeugköpfe. Mit ihr erzielen modulare Fräswerkzeuge eine ähnlich hohe Zerspanleistung wie die neueste Generation von Vollhartmetallfräsern. Basierend auf einem innovativen Gewindedesign mit patentiertem Doppelkonus und zusätzlicher dritter Abstützfläche im hinteren Bereich der Schnittstelle, liefert die Duo-Lock™-Schnittstelle maximale Stabilität, Belastbarkeit und eine hohe Rundlaufgenauigkeit von 5 µm. Zudem hat HAIMER sein Duo-Lock™-Programm erweitert: Neu im Sortiment sind Spannzangen mit Duo-Lock™-Gewinde, die sich sowohl für herkömmliche ER-Spannfutter zum Fräsen wie auch für angetriebene Werkzeuge und Rundtaktmaschinen bestens eignen.

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