Gespannt (rechts der Achse) und ungespannt (links): Die HSK-Schnitt-stelle wird bei hohen Drehzahlen aufgrund steigender Rotationskräfte noch stabiler. Bei der Holzbearbeitung sind darum kaum noch andere Schnittstellen anzutreffen. Grafik: SchreinerZeitung
CNC-Schnittstellen. Die Umstellung vom Steilkegel- zum Hohlschaftkegel hat für einen Wandel bei der Holzbearbeitung gesorgt. Doch das System stellt hohe Anforderungen an Hersteller und Nutzer. Nicht alle Hersteller sind in der Lage, die Toleranzgrenzwerte einzuhalten.
Seit der Markteinführung der ersten CNC- Zentren hat sich im Werkzeugbereich viel bewegt. So fanden zum Beispiel neue Werkstoffe wie Aluminium Einzug und die Architektur der Werkzeuge hat sich stark gewandelt. Besonders stark ausgewirkt hat sich die Umstellung vom Steilkegel (SK) zum Hohlschaftkegel (HSK). Diese ist praktisch flächendeckend erfolgt und bringt bei der Holzbearbeitung Vorteile. So lassen sich HSK-Schnittstellen schneller einwechseln, zudem sind die Spindeln leichter geworden. Vorteile bietet die HSK-Technik auch durch ihre Präzision. Die Schnittstellen erlauben höhere Drehzahlen. Hohlschaftkegel sind aber anfälliger auf Verschmutzungen und die ungeschützten Metallteile können korrodieren. Diese Nachteile sind produktionsbedingt und haben mit der Konzeption respektive mit dem Kraftschlusssystem zu tun. Dieses unterscheidet sich grundlegend von bisherigen Systemen.
Steilkegel werden durch eine Einzugswelle einfach in den Konus hineingezogen und verklemmen sich darin. Bei steigender Werkzeugtemperatur oder bei hohen Drehzahlen kommt es ausdehnungs- beziehungsweise fliehkraftbedingt zu einer Verformung des Einzugtrichters und damit zu Ungenauigkeiten. Das Ausweiten des Trichters hat auch zur Folge, dass die Andruckfläche zwischen Schaft und Kegel abnimmt und die Antriebsspindel die Bearbeitungskräfte nicht mehr übertragen kann – das Werkzeug rutscht durch. Das führt zu Beschädigungen und Verschleiss.
Mit dem Hohlschaftkegel hat man diese Probleme weitgehend entschärft. Der Spann- vorgang erfolgt beim HSK von innen her und sorgt für spielfreien Sitz. Beim Einfahren des HS-Kegels in die Aufnahme besteht zwischen Kegel und Trichter nur ganz wenig Planspiel. Wird der Spanndorn angezogen, verformt sich der Hohlkegel und passt sich an die Aufnahme an. Am Kegel entsteht Formschluss und das Werkzeug wird auf die Planauflage gezogen. Hohe Drehzahlen verbessern die Zentrierung, die Rotation sorgt für noch mehr Andruck. HSK bedeutet Präzision, viel Werkzeuggewicht und hohe Drehzahlen, vorausgesetzt, die Fräser sind entsprechend ausgewuchtet.
Die HSK-Technik setzt viel Kompetenz beim Hersteller voraus. Die Toleranzen betragen wenige mµ. Das braucht ebenfalls spezielle Techniken beim Härten. Zudem lässt sich der Kegel im Gebrauch nicht gegen Korrosion schützen. Oertli poliert deshalb die Schnittstellen, das senkt die Korrosionsgefahr. Zu Beginn der neuen Ära waren nur wenige Hersteller den hohen Anforderungen gewachsen. Inzwischen gibt es viele Anbieter, wobei nicht alle Hersteller das in der DIN 69093 definierte Qualitätsniveau einzuhalten vermögen.
«Wir messen immer wieder Fremdfabrikate aus, die nicht nur zu wenig genau gefertigt, sondern auch noch mangelhaft ausgewuchtet wurden», sagt Thomas Oertli vom gleichnamigen Werkzeughersteller. Vor der Verwendung solcher Werkzeugschäfte raten Maschinen- und Werkzeughersteller dringend ab. Schlecht gewuchtete Werkzeuge sorgen an der spindelseitigen Werkzeugaufnahme für erhöhten Verschleiss.
Immer mehr CNC-Anlagen haben mittlerweile eingebaute Sensoren, die Unwucht erkennen und in die Steuerung eingreifen können. Sie schützen damit die Anlageteile. Produzieren lässt sich so aber definitiv nicht mehr.
www.oertli.chwww.hsk.comVeröffentlichung: 21. Februar 2013 / Ausgabe 8/2013
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