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Werkzeug-Spanntechnik
Die Bedeutung der Werkzeug-Spanntechnik
Die Werkzeug-Spanntechnik schafft als Bindeglied zwischen Maschine und Werkzeug optimale Voraussetzungen, um im Bereich der Zerspanung Präzision, Effizienz und Prozessicherheit zu gewährleisten.
Dabei hat in den vergangenen Jahren die Variantenvielfalt stark zugenommen und insbesondere Präzisionsaufnahmen gewinnen an Bedeutung. Diese Entwicklungen resultieren aus der zunehmenden Qualität und Leistungsfähigkeit von Werkzeugmaschinen, die nicht nur die Anforderungen an die Prozessicherheit steigen lassen, sondern auch in Bezug auf die Werkzeugstandzeiten. Hierbei bieten Schnellwechselsysteme und modulare Baukasten vielfältige Möglichkeiten, ein schnelles Umrüsten der Spannmittel zu ermöglichen und die Produktion flexibler zu gestalten.
Die verschiedenen Schnittstellen zwischen Maschine und Werkzeug
In der Praxis werden Maschine und Spindel häufig über einen Kegelschaft verbunden. Dabei sind für die Aufnahme der Werkzeughalter in die Maschine genormte Schnittstellen unerlässlich.Morsekegel (MK)
Der Morsekegel repräsentiert die älteste Schnittstelle und ist nach DIN 228 genormt. Meist wird diese Schnittstelle in handbetätigten Bohrmaschinen eingesetzt, wobei die Drehmomentübertragung mittels Haftreibung im Kegel erfolgt. Heutzutage ist diese Schnittstelle seltener anzutreffen. In Bearbeitungszentren und Drehmaschinen werden heute hauptsächlich Steilkegel (SK) und Hohlschaftkegel (HSK) verwendet.
Steilkegel (SK)
Die SK-Schnittstelle ist nach DIN 69871 und 2080 genormt und stellt trotz der zunehmenden Verbreitung der HSK-Schnittstelle auch heute noch eine praxisgerechte Lösung dar. Aufgrund des relativ großen Kegelwinkel ist der Steilkegel nicht selbsthemmend. Er zentriert sich bei Werkzeugwechsel gut und ist leicht lösbar. Bei dieser Schnittstelle muss das Werkzeug durchgehend in die Aufnahme hineingezogen werden. Die Kraftübertragung erfolgt reibschlüssig über den Kegel. Eine sichere Drehmomentübertragung wird über Nuten gewährleistet, in die Nutensteine an der Arbeitsspindel greifen und so ein Formschluss ermöglichen. Ein Nachteil der SK-Schnittstelle ist, dass bei hohen Drehzahlen die auftretenden Kräfte deutlich zunehmen, da Zentrifugal- bzw. Fliehkräfte die Kegelhülse der Hauptspindel aufweiten. Dadurch wird das Werkzeug im Betrieb weiter hineingezogen und verklemmt im Stillstand. Somit kommt die SK-Schnittstelle bei hohen Drehzahlen an seine Grenzen, weshalb die HSK-Schnittstelle entwickelt wurde.
Hohlschaftkegel (HSK)
Die HSK-Schnittstelle ist nach DIN 69893 genormt und kann als Weiterentwicklung des Steilkegels betrachtet werden. Gegenüber der SK-Schnittstelle ist der Hohlschaftkegel rund 50% leichter und 30% kleiner, was den Werkzeugwechsel nicht nur vereinfachen, sondern auch beschleunigen soll. Ein kleiner Kegelwinkel bewirkt, dass die HSK-Schnittstelle an der Stirnfläche der Arbeitsspindel anliegt, was zu einer hohen Steifigkeit und Wechselgenauigkeit in axiale Richtung führt. Der Hohlschaftkegel eignet sich besonders gut für hohe Umdrehungsfrequenzen, da die hohen Kräfte die Spannelemente nach außen drücken und die Spannkraft an der Kegelfläche verstärken.
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