Das Gewindeschneidfutter Mega Synchro wurde mit Hilfe des Dynamometers 9257B von Kistler entwickelt.

Bild: Kistler

Synchronisierung bei Werkzeugmaschinen Dynamometer entlastet Gewinde von hohen Axialkräften

07.08.2018

450 Werkzeugmaschinen sowie rund 300 Roboter und Automatisierungsanlagen – das sind die Zahlen zur Produktionskapazität von Big Daishowa, Hersteller von Werkzeugaufnahmen für die zerspanende Industrie. Pro Jahr produziert das Unternehmen über eine halbe Million Spannzangenfutter. Entwickelt werden die Produkte unter anderem mit den Zerspankraftmessgeräten von Kistler.

Big Daishowa mit Hauptsitz in Osaka, Japan beschäftigt weltweit knapp 900 Mitarbeiter. In Amerika und den USA ist das Unternehmen über die Tochtergesellschaften Big Kaiser bekannt. Die Kernkompetenz liegt in Werkzeugaufnahmen für die Zerspanung mit einem Rundlauf von maximal 0,001 mm. Neben verschiedenen Arten von Werkzeugaufnahmen wie Spannzangenfuttern, Hydrodehnspannfuttern, Kraftspannfuttern und Gewindeschneidfutter umfasst das Sortiment auch Winkelköpfe, Messgeräte und Schneidwerkzeuge.

Kräfte auf die Gewindeflanken minimieren

Um das Produktportfolio fortlaufend zu erweitern, entwickelt Big Daishowa im hauseigenen Mega Technical Center ständig neue Werkzeugkonzepte. Eines der Produkte, welches daraus hervorging, ist das Gewindeschneidfutter Mega Synchro. Es handelt sich dabei um ein sogenanntes Ausgleichsfutter, welches mittels elastischer Komponenten die Synchronisationsfehler zwischen Werkzeugmaschine und Werkzeug kompensiert.

Denn grundsätzlich besteht die Herausforderung beim Gewinden darin, Längenunterschiede hervorgehend aus der Spindeldrehzahl sowie dem eingesetzten Vorschub im Verhältnis zur Gewindesteigung und Gewindetiefe zu minimieren, um die daraus resultierenden Axialkräfte auf die Gewindeflanken zu minimieren. Hohe Axialkräfte hätten Ausbrüche an den Gewindeflanken und eine verkürzte Lebensdauer des Gewindebohrers zur Folge.

„Obwohl moderne CNC-Maschinen über eine Synchronspindel verfügen, treten noch immer kleine Synchronisationsfehler auf“, sagt Masayuki Doi, Entwicklungsleiter von Big Daishowa. Selbst bei geringer Abweichung würden sofort hohe axiale Kräfte auf die Flanken des Gewindebohrers wirken.

Unterstützung durch Zerspankraftmessung

Um die Konstruktion des Mega Synchro zu verbessern, setzte Big Daishowa auf ein 3-Komponenten-Dynamometer von Kistler. Das piezoelektrische Zerspankraftmessgerät misst kompakte 170 x 140 mm und kann auf dem Tisch der Werkzeugmaschine montiert werden. Es verfügt über eine große Steifigkeit und somit eine hohe Eigenfrequenz, was ihm erlauben soll, selbst bei hohen Drehzahlen die Kräfte pro Schneide sehr genau zu messen.

Durch die präzisen Messungen mit dem Kistler Dynamometer und den daraus gewonnenen Erkenntnissen „haben wir die Konstruktion so weit anpassen können, dass sich die Kraft auf die Gewindeflanken drastisch reduziert hat“, erzählt Doi. Zum Vergleich: Beim Gewinden mit einem Spannzangenfutter wirken axiale Kräfte mit bis zu 750 N auf den Gewindebohrer, beim Mega Synchro hingegen sind es maximal 60 N. Die Lebensdauer des M12-Gewindebohrers habe sich dadurch um den Faktor 2,4 erhöht.

Doi meint außerdem, dass der Mega Synchro ohne das Zerspannkraftmessgerät von Kistler nicht hätte entwickelt werden können. Des Weiteren setzt Big Daishowa, im Gegensatz zu vielen anderen Herstellern, bei der Klemmung des Gewindebohrers nicht auf ER-Spannzangen, sondern auf die hauseigenen Präzisionsspannzangen mit mehr Anlagefläche und einer Spannmutter mit integriertem Kugellager, die ein Verdrehen der Spannzange verhindert.

Bildergalerie

  • Die Geburtsstätte der Werkzeuge von Big Daishowa: Das Mega Technical Center

    Bild: Kistler

  • Im Mega Technical Center befinden sich zehn Maschinen, die nur für Tests verwendet werden.

    Bild: Kistler

  • Big Daishowa nutzt auch Ladungsverstärker und Software von Kistler, um die Messdaten präzise analysieren zu können.

    Bild: Kistler

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