Vergleichstest mit einem ungewuchteten und gewuchteten Ausspindelwerkzeug
Anhand des nachfolgenden Praxisbeispiels einer Ausspindeloperation mit einem ungewuchteten und gewuchteten Ausspindelwerkzeug lässt sich in wenigen Minuten demonstrieren, dass ein mit der HAIMER Tool Dynamic Auswuchtmaschine feingewuchtetes Gesamtwerkzeug den entscheidenden Unterschied in Sachen Prozesssicherheit, Toleranz und Präzision beim Werkstück macht.
Bei dem Versuch wird außerdem schnell klar, dass sich die Vibrationen des ungewuchteten Ausspindelwerkzeugs nicht nur auf das Werkstück, sondern auch stark auf die Spindellebensdauer der Werkzeugmaschine auswirken kann.
| Anwendung: | Ausspindeln D=18,0 H7 |
|---|---|
| Werkzeug: | F101 02GN735 PKDD30 |
| Material: | Aluminium |
| Gesamtlänge [mm]: | 200,104 |
| ae [mm]: | 0,25 |
| Zähnezahl: | 1 |
| vc [m/min]: | 565 |
| fz [mm/Zahn]: | 0,1 |
| n [U/min]: | 10.000 |
| vf [mm/min]: | 700 |
Ablauf der Vergleichstests
1. Ausspindeln mit ungewuchtetem Ausspindelwerkzeug
Starke Vibrationsgeräusche bei der Ausspindeloperation!
Die resultierenden Vibrationen belasten die Spindellagerung extrem, somit wird die Lebensdauer nach Erfahrungswerten um etwa 50 Prozent verringert. Hersteller von Werkzeugmaschinen und Spindeln haben daher detailierte Vorschrift erlassen, die sich mit den Wuchtanforderungen von rotierenden Werkzeugsystemen befassen (DIN-Norm 69888). Bei Missachtung dieser Wuchtanforderungen erlischt die Gewährleistung auf die Spindel oder es gilt nur eine eingeschränkte Gewährleistung.
Der schlechte Rundlauf verringert zusätzlich die Standzeit des Werkzeugs sowie die Toleranz und Präzision am Werkstück (siehe Punkt 4 und 5).
2. Auswuchten des Ausspindelwerkzeugs
Mit der anwenderfreundlichen HAIMER Wuchttechnologie dauert das Wuchten des Komplettwerkzeugs nur ein paar Minuten. Die Maschine misst die Fliehkräfte, die bei der Rotation der ungewuchteten Einheit von Werkzeug und Werkzeugaufnahme entstehen und gibt an, wie diese kompensiert werden können!
Eine Umschlagmessung mit zwei Messläufen zeigt auf, dass die Unwucht des ungewuchteten Ausspindelwerkzeuges außerhalb des zulässigen Toleranzbereichs liegt (hier: 10.000 U/min; G = 2,5). Die Wuchtgüte beträgt G = 97,3. Anstatt der vorher gefahrenen Drehzahl von 10.000 U/min hätte das Werkzeug eigentlich nur bei 256 U/min betrieben werden dürfen um die Wuchtanforderungen für die Werkzeugspindel zu erfüllen!
In einem zweiten Schritt wird die Unwucht des Ausspindelwerkzeugs mit Wuchtschrauben kompensiert. Die Software der Auswuchtmaschine gibt hierzu vor, an welcher Stelle wie viel Wuchtgewicht zur Korrektur notwendig ist.
In einer abschließenden Kontrollmessung mit zwei Messläufen findet eine Kontrolle der Wuchtgüte statt. Das Messergebnis zeigt, dass die Unwucht innerhalb des zulässigen Toleranzbereichs liegt (hier: 10.000 U/min; G = 2,5). Die Wuchtgüte des feingewuchteten Ausspindelwerkzeugs beträgt G = 1,9, das Werkzeug kann bedenkenlos bei 10.000 U/min auf der Werkzeugmaschine betrieben werden!
3. Ausspindeln mit gewuchtetem Ausspindelwerkzeug
Bei der Ausspindeloperation mit einem feingewuchteten Werkzeug entstehen keinerlei Virbrationsgeräusche. Die Werkzeugmaschine läuft beim Ausspindeln "ruhig und sanft"!
4. Messung der Passung mit einem Grenzlehrdorn
Bei einer Passungs-Kontrolle der Bohrungen mit einem Grenzlehrdorn stellt man fest, dass der Lehrdorn aufgrund der Toleranzabweichungen nicht in die Bohrung passt, die mit dem ungewuchteten Ausspindelwerkzeug hergestellt wurde!
Die Bohrung ist Ausschuss!
5. Kontrolle der Passung mit einem Centro
Eine zusätzliche Kontrolle der Ausspindelbohrung mit dem HAIMER Centro zeigt die Toleranzabweichungen der ausgespindelten Bohrung nochmals visuell auf!
6. Formgenauigkeit der Bohrungen
Eine abschließende hochpräzise Vermessung der Ausspindelbohrungen auf einer Portalmessmaschine gibt im Detail Aufschluss darüber, warum der Lehrdorn nicht in die Bohrung passt.
Die Bohrung des ungewuchteten Ausspindelwerkzeugs ist oval!
Die Bohrung des gewuchteten Ausspindelwerkzeugs weist dagegen eine hohe Formgenauigkeit auf!
Zusammenfassend lässt sich somit festhalten, dass feingewuchtete Werkzeuge zahlreiche Vorteile mit sich bringen. Neben langen Werkzeug- und Spindelstandzeiten ist die Möglichkeit zur Produktivitätssteigerung und der Steigerung der Prozesssicherheit und Werkstück-Genauigkeit sicherlich das stärkste Argument. Denn nur wenn die Einheit aus Aufnahme und Werkzeug eine hohe Rundlaufgenauigkeit und Wuchtgüte aufweist, können optimale Bearbeitungsparameter auf der Werkzeugmaschine gewählt werden.
Daher gilt nach jedem Werkzeugwechsel das Komplettwerkzeug zu wuchten!