Immer kleiner und zugleich immer komplexer werden Implantate, Instrumente und medizintechnische Apparaturen. Damit steigen auch bei deren Fertigung die Ansprüche an das Gesamtsystem aus Maschine, Spannsystem und Werkzeug.
Als Schnittstelle zwischen Maschine und Werkstück spielt der Werkzeughalter eine entscheidende Rolle. Nur mit hoher Absolutgenauigkeit und Dynamik sowie mit guten Steifigkeits- und Dämpfungswerten lassen sich hohe Oberflächengüten und lange Werkzeugstandzeiten erreichen. Genau in diesen Bereichen hat die Polygonspanntechnik ihre Stärken.
Die patentierte Polygonspanntechnik Tribos des Lauffener Spann- und Greiftechnikspezialisten Schunk gilt als ausgewiesener Experte in der Mikrobearbeitung. Tribos nutzt die Eigenspannung des Stahls, um die kleinen Werkzeuge schonend und dennoch sicher zu spannen. Dazu wird der Werkzeughalter mit einem Spanngerät von außen mit einem klar definierten Druck beaufschlagt. In diesem Zustand kann der Werkzeugschaft gefügt werden. Wird der äußere Druck wieder weggenommen, ist das Werkzeug kraftschlüssig gespannt.
Gegenüber Spannzangenfuttern ist die einteilige Polygonspanntechnik im Vorteil. Je nach Kraft, die beim Spannen aufgewendet wird, kann die Wiederholgenauigkeit von Spannzangenfuttern enorm schwanken. Dagegen gewährleistet die Polygonspanntechnik dauerhaft eine Rundlauf- und Wiederholgenauigkeit < 0,003 mm bei einer Ausspannlänge von 2,5 x D. Zudem verfügt Tribos über eine Wuchtgüte G 2.5 bei 25 000 min-1 sowie über hohe Haltekräfte. So lässt sich eine gleichbleibend hohe Qualität und Präzision am Werkstück sicherstellen. Im Gegensatz zu mehrteiligen Spannzangenfuttern sind Polygonspannfutter mechanisch unempfindlich und gewährleisten eine nahezu wartungs- und verschleißfreie Spannung.
Mit Hilfe einer hydraulischen Spannvorrichtung ist der Werkzeugwechsel bei Tribos innerhalb weniger Sekunden erledigt. Das spart Zeit und verbraucht je nach Spanngerät keinen oder nur wenig Strom. Anders als bei Spannzangenfuttern kann der Bediener aufgrund des definierten Spanndrucks sicher sein, dass die empfindlichen Werkzeuge unversehrt bleiben.
Beim Spannvorgang ist die Polygonspanntechnik auch dem Warmschrumpfen überlegen, denn gerade bei kleinen Werkzeugdurchmessern ist es schwierig, Warmschrumpffutter exakt an der richtigen Stelle zu erhitzen. So kann es vorkommen, dass sich die eingespannten Werkzeuge beim induktiven Erwärmen des Warmschrumpffutters mit ausdehnen und dann nur schwer oder gar nicht ausspannen lassen.
Während beim Warmschrumpfen Kühlschmierstoffe verdampfen und deshalb teilweise zusätzlich zum hochpreisigen, energieintensiven Warmschrumpfgerät noch eine Abluftanlage installiert werden muss, werden bei Tribos weder der Geldbeutel noch die Gesundheit des Bedieners belastet.
Warmschrumpffutter werden bei jedem Spannvorgang thermisch belastet. Mit der Zeit ermüdet das Material und die anfänglich hohe Präzision geht schleichend verloren. Dagegen schließt das Spannprinzip von Tribos Gefügeänderungen im Werkzeughalterstahl aus. Dauertests haben gezeigt, dass bei der Polygonspanntechnik selbst bei tausendfach wiederholten Spannvorgängen keine Materialermüdung auftritt und die Präzision dauerhaft erhalten bleibt.
Polygonspannfutter können mit einer Toleranz von nur 0,01 mm in der Länge eingestellt werden. Anders als Warmschrumpffutter werden sie beim Spannvorgang nämlich fast ausschließlich radial verformt, ohne dass eine wesentliche Ausdehnung in der Länge stattfindet.
Die fachwerkartige Bauweise der Polygonspannfutter dämpft Schwingungen besonders gut. Maximale Präzision, brillante Oberflächen und lange Werkzeugstandzeiten sind die Folgen. Gerade beim Einsatz hochwertiger Werkzeuge für die Mikrobearbeitung in der Medizin- und Feinwerktechnik amortisieren sich die Präzisionswerkzeughalter oft schon innerhalb kurzer Zeit. Zudem schont das schwingungsdämpfende System die Maschinenspindel.
Für Anwendungen in der Medizin- und Dentaltechnik werden in erster Linie zwei Tribos-Varianten eingesetzt: Der hochpräzise Tribos-Mini spannt Werkzeuge mit h6-Toleranz mit einem Schaftdurchmesser ab 0,3 mm und ist damit sehr gut geeignet bei der Verwendung kleiner Werkzeuge oder bei filigranen Arbeiten. Er ist getestet für Drehzahlen bis 205 000 min-1. Dank seiner schlanken Störkontur mit einem Außendurchmesser von lediglich 9 mm gelangt der Mikrospezialist auch an schwer zugängliche Werkstückstellen. Serienmäßig gibt es die Spanntechnik mit Durchmesser 3, 4 und 5 mm für die Schnittstellen HSK-E 25, HSK-E 32, HSK-E 40, ISO 10 sowie als Verlängerung mit einem Zylinderschaft-Durchmesser von 12 mm. Andere Durchmesser und Zwischenabmessungen sind kurzfristig lieferbar.
Ein Experte für die präzise Schwerzerspanung im hohen Drehzahlbereich ist Tribos-RM. Der kompakte Werkzeughalter verfügt über eine hohe Radialsteifigkeit und erlaubt dem Anwender, die Möglichkeiten moderner HSC-Bearbeitungszentren voll auszunutzen. Er wird für die präzise Zerspanung in Drehzahlbereichen bis über 80 000 min-1 eingesetzt und ist damit für kleine, hochdynamische Bearbeitungszentren geeignet.
Die Spannkräfte von Tribos-RM ermöglichen bei exzellentem Rundlauf hohe Zerspanleistungen und steigern so die Produktivität. Aufgrund seiner Bauweise dämpft der Werkzeughalter Schwingungen besonders gut. Er spannt Schaftdurchmesser zwischen 1 und 16 mm, als Sonderanfertigung sogar ab 0,3 mm. Den Highspeed-Spezialisten gibt es standardmäßig für die in der Medizin- und Feinwerktechnik weit verbreiteten Spindelschnittstellen ISO 10 und HSK E 25 bis 40, WK 16 und 19 sowie für HSK-A 40. Zudem fertigt Schunk die Polygonspannfutter auf Anfrage auch als kundenindividuelle Sonderlösungen.
Johannes Grotz Journalist in Tauberbischofsheim
Ihr Stichwort
- Polygonspanntechnik
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