Schrumpftechnik

Schrumpffutter bieten bei sachgemäßem Umgang beste Rundlauf- und Wiederholgenauigkeiten, höchste Drehmomentübertragung, hohe Lebensdauer, sind wartungsfrei und einfach zu bedienen.

Schrumpfaufnahmen werden häufig bei komplexen 5-Achs-Bearbeitungen verwendet, da sie einen exzellenten Rundlauf auch bei großer Werkzeuglänge beibehalten und sie in engen Bereichen eingesetzt werden können. Darüber hinaus können Schrumpfaufnahmen hohe Drehmomente übertragen und eignen sich daher für Hochleistungsbearbeitung (HPM). Durch das symmetrische Design, ohne mechanische bewegliche Teile, eignen sie sich auch für Hochgeschwindigkeitsbearbeitung.

Ausführungen

Schrumpfaufnahmen

Funktionsweise von Schrumpfaufnahmen
Die Werkzeugaufnahmebohrung, in die das Werkzeug eingesetzt wird, ist geringfügig kleiner als der Werkzeugschaft. Durch die Erwärmung wird die Bohrung vergrößert, so dass das Werkzeug hineinpasst. Durch das nun folgende Abkühlen zieht sich die Bohrung wieder zusammen und erzeugt so einen konzentrischen Druck auf den gesamten Schaft. Bohrungsdurchmesser: 3 bis 32 mm.

Merkmale von Schrumpfaufnahmen
- bestehen aus hochwertigem wärmebeständigen Werkstoff (max. 400°C Temperatur) durchgehärtet auf 56 HRC +/- 2
- Standardmäßig feinausgewuchtet auf G2.5-25,000 U/min oder ≤1 g.mm
- Starker Körper für höchste statische Steifigkeit
- Abgedichtet im Standard, ideal für die Zerspanung von Werkstoffen, bei denen Stäube entstehen
- Wiederholbare Rundlaufabweichung ≤ 3 μm
- Schlanke Ausführung, verfügbar in verschiedenen Längen, um Kollisionen mit dem Werkstück zu vermeiden
- Verwendung von Verlängerungen ermöglicht das Zerspanen in tiefen Kavitäten
- Axiale Anschlagschraube im Lieferumfang der Aufnahme enthalten, mit Bohrung für Kühlschmierstoffzufuhr

Vorteile von Schrumpfaufnahmen
- Hohe Rundlaufgenauigkeit
- Extreme Spannkraft
- Einteiliger Aufbau
- Keine beweglichen Bauteile
- Geringe Störkonturen durch schlanke Bauform
- Hohe Drehzahlen für Hochgeschwindigkeitsfräsen
- Kein Verschleiß (im Vergleich mit Hydrodehnspannfuttern)
- Äußerst lange Lebensdauer

Nachteile von Schrumpfaufnahmen
- Materialermüdung: Das wiederholte Erhitzen und Abkühlen bei jedem Werkzeugwechsel belastet das Material der Aufnahme und kann zu Ermüdungserscheinungen führen, was die Lebensdauer der Aufnahme begrenzt. Man kann von ~ 500 Zyklen ausgehen.
- Kosten für Schrumpfgerät: Die Anschaffung eines Schrumpfgeräts, das für den Prozess der Schrumpfaufnahme benötigt wird, stellt eine zusätzliche Investition dar.
- Energieaufwand: Ein Schrumpfgerät kommt auf einen jährlichen Stromverbrauch von ~10.000 Kilowattstunden.
- Werkzeugwechsel: Der Wechsel eines Hydrodehnspannfutters dauert ~zwei Minuten. Für ein Schrumpffutter wird, je nach Größe, ca. sechs Minuten benötigt.
- Arbeitsschutz: Ein Schrumpfgerät ist nicht nur umständlich in der Bedienung, sondern stellt auch eine potenzielle Gefahrenquelle da. Bei einem Hydro-Dehnspannfutter besteht keine Verbrennungsgefahr durch eine noch nicht ganz abgekühlte Werkzeugaufnahme.

Thermische Aufweitung
Ca. 11 µm/m/° für Stahl und HSS
Ca. 6 µm/m/° für Hartmetall und Schwermetall
z. B.: Durchmesser 20 mm, Erwärmung von 20°C auf 270°C
Stahl: 0,020 x 11 x 250 = + 55 µm
Hartmetall 0,020 x 6 x 250 = + 30 µm

Schäfte
Zylindrisch DIN 1835-1 Form A/ DIN 6535 Form HA

Schafttoleranz
Durchmesser 3 bis 5 mm maximal h5, Werkzeugschaft besteht aus Hartmetall oder Schwermetall (z.B. Densimet). Durchmesser 6 bis 32 mm maximal h6, Werkzeugschaft aus Stahl, HSS, Hartmetall oder Schwermetall Toleranz h5 statt h6 wird empfohlen für Durchmesser 6 bis 32 mm für ein sicheres Drehmoment. Die Mindest-Schrumpftiefe LSC, wie auf den Produktseiten angegeben, ist beim Einschrumpfen des Werkzeugschaftes in die Aufnahme einzuhalten.

Rundlaufabweichung
Die maximale Rundlaufabweichung beträgt 3 µm bei 3 x DCB (DCB = Bohrungsdurchmesser Werkzeugaufnahme, angegeben als DCONWS auf den Produktseiten). Die maximale Rundlaufabweichung der werkstückseitigen Aufnahmebohrung im Verhältnis zum maschinenseitigen Aufnahmedorn oder Schaft beträgt 3 µm.

Wärmebeständigkeit
Schrumpfaufnahmen werden aus wärmebeständigem Stahl hergestellt, der eine dauerhafte Stabilität der Aufnahmen auch nach vielen Schrumpfzyklen gewährleistet. Die maximale zulässige Temperatur beträgt 400°C.

Material
Schrumpfaufnahmen werden aus 1.2343 (X38CrMoV5-1) - auch bekannt unter der Handelsüblichen Bezeichnungen JIS SKD6 - gefertigt. Einem Werkzeugstahl bzw. Warmarbeitsstahl der u.a. für Kunststoffformen, Konstruktionsteile mit hohen Ansprüchen an die Festigkeit oder Werkzeuge mit hoher thermischer Beanspruchung verwendet wird. Der Werkstoff ist mittelmäßig zerspanbar. Der Stahl hat eine sehr gute Zähigkeit und ist äußerst verschleißfest. Das Material ist mäßig schweißbar und hat eine gute Korrosionsbeständigkeit. Die Polierbarkeit des Werkstoffs ist hervorragend. Die Härtbarkeit des Werkstoffs 1.2343 ist mäßig bis gut. Der Werkstoff 1.2343 bzw. X37CrMoV5-1 / X38CrMoV5-1 hat eine Zugfestigkeit von 790, eine Bruchdehnung von ~12 und eine Streckgrenze von 423.

Normative Verweise
DIN 69882-8 - Werkzeughalter mit Kegel­Hohlschaft nach DIN 69893­1 - Teil 8: Form G, Schrumpffutter - Maße
DIN 69882-8 - Tool holders with hollow taper shanks according to DIN 69893­1 - Part 8: Type G, shrink chuck - Dimensions
DIN 69882-8 - Porte­outils avec queue creuse conique conforme à DIN 69893­1 - Partie 8: Type G, mandrin de frettage - Dimensions
DIN 69882-8 - 3.1 Schrumpffutter für automatischen Werkzeugwechsel
DIN 69882-8 - 3.2 Schrumpffutter für manuellen Werkzeugwechsel