Gereedschap opnames
In deze VAKINFO behandelen we de meest voorkomende gereedschapopnames (zie onderstaand). We geven achtergrondinformatie over mechanisch, hydraulisch en thermisch spannen, waarbij we met name het krimpen uitvoerig behandelen. Tenslotte leggen we kort en bondig uit wat rondloop en balanceren betekent. Lees verder!
Mechanisch spannen
Gereedschapopnames die mechanisch spannen zijn relatief gezien de eenvoudigste houders. Door middel van een directe overbrenging leidt een spanmoment tot een vernauwing in de boring van de houder. Bij een spantanghouder grijpt een excentrische ring in de spanmoer aan op een spantang. Bij het draaien van de spanmoer (spanmoment) drukt een steeds nauwer deel van de excentrische ring op de spantang. Hierdoor wordt de spantang samengedrukt in zijn uitsparingen en vernauwt de boring binnenin de spantang. Bij een weldonhouder staat een spanbout loodrecht op een genormeerd vlak. Een spanmoment draait deze spanbout in de boring van de houder, direct op het weldonvlak van het gereedschap.
Spantang opname
Rondloop: ≤0,010 mm
Eigenschappen
- Fabrikaat: Kintek
- Spanmaat van Ø1 - Ø34 mm
- Rondloop spantang <0,010 mm
- Hoogprecies (HP) ≤ 0,005 mm
- Afgedicht
- Tapmaat met vierkant
Spantangen
- Fabrikaat: Kintek & Nann
- Standaard type ER
- Spanbereik 1 mm per maat
Weldonopname
Rondloop: ≤0,015 mm
Eigenschappen
- Fabrikaat: Kintek
- Diverse opnames verkrijgbaar
- Inwendig en uitwendig geslepen
- Kegelopnames: AT3 norm (+3 μm)
- Gemaakt uit gelegeerd inzetstaal
- Inzet gehard tot 0,4 - 0,5 mm diep
- Hardheid 58±2 HRC
- Trekvastheid 800-1000 N/mm²
Voordelen
- Slippen is absoluut onmogelijk
- Extreem hoge spankracht
- Zeer geschikt bij voorbewerking
Vanwege de spanbout hebben weldonhouders echter een relatief lage rondloopnauwkeurigheid.
Leveranciers
Hydraulisch spannen
Bij hydraulisch spannen wordt, middels een zeskant-sleutel, hydraulische olie door een hydrauliek-spanmechanisme (drukschroef, drukstift, afdichting) samengeperst. De druk die daarbij ontstaat brengt een gelijkmatige vervorming van de spanbus tot stand, waardoor de schacht van het ingespannen gereedschap met een hoge rondloop-nauwkeurigheid gespannen wordt. Dankzij de aanwezige olie wordt trilling gedempt en is er dus minder kans op vibratie (hogere standtijd). Bovendien zet deze olie uit bij warmte, waardoor (bijv. bij droogverspanen) de vasthoudkracht verder toeneemt.
- 1. Zeskant-sleutel
- 2. Drukschroef
- 3. Drukstift
- 4. Afdichting
- 5. Hydraulische olie
- 6. Hydraulische spanwand
Hydro-Dehn opnames
Rondloop: ≤0,005 mm (5 μm)
Beschrijving
Reguliere Hydro opnames zijn bijzonder geschikt om axiale krachten op te vangen. Ze hebben een hoge rondloopnauwkeurigheid en kunnen snel omgespannen worden met een spankracht tot 550 N. De hardheid in de boring is maar liefst 56 HRC, waardoor deze opnames ook geschikt zijn om schachten met een spanvlak zoals weldon en whistle notch direct te spannen. In tegenstelling tot wat sommigen denken, wordt de wand van de boring / hydraulische kamer daarbij niet beschadigd. De uitsteeklengte van het ingespannen gereedschap is instelbaar dankzij een inwendige aanslagschroef.
Documentatie
Hydro-Dehn (PDF)HPH opnames
Rondloop: ≤0,005 mm (5 μm)
Beschrijving
Hydraulische houders van het type HPH (High Performance Holder) zijn geschikt om naast axiale krachten ook radiale belasting op te vangen. HPH opnames bereiken een zeer hoge spankracht middels hun hydraulische druk en vinden uitstekend toepassing bij HSC freeswerk, maar zijn tevens geschikt voor normale frees-, boor-, en ruimwerkzaamheden. De opname accepteert diverse schachtmaten door het gebruik van verloopbussen (met behoud van rondloop). De spanschroef in de HPH houder is gemaakt van hoog veredeld materiaal dat tevens is gecoat. Deze spanschroef heeft een trapezium schroefdraad en is specifiek ontwikkeld voor het overbrengen van grote krachten. Het daarbij gevraagde spanmoment is slechts 5,0 tot 5,5 Nm.
Thermisch spannen
Het basisprincipe van krimpen is relatief eenvoudig: de boring van de gereedschapopname heeft een iets kleinere diameter dan de schacht van het in te spannen gereedschap. Door een elektromagnetisch wisselveld wordt de houder inductief verhit, waardoor de boring iets uitzet en het gereedschap erin past. Bij de daaropvolgende koeling krimpt de boring weer, waarna de opname en het gereedschap een vast monoblock gaan vormen. De daarbij ontstane krachten zijn enorm en houden de opname en het gereedschap zelfs bij de hedendaagse hoge draaimomenten stabiel samen.
Gecontroleerde verhitting
De manier waarop een krimpopname verhit wordt, is enorm belangrijk. Wordt er teveel energie te snel en ongecontroleerd in de krimphouder gebracht, dan leidt dit onvermijdelijk tot oververhitting van de opname en het gereedschap. De gevolgen zijn onomkeerbare veranderingen in de materiaaltechnische microstructuur van de houder. Rondloop en vasthoudtkracht verslechteren drastisch en daardoor ook de standtijden. In het slechtste geval kan het gereedschap niet meer uit de krimpopname gehaald worden. In dat geval rest u niets anders dan het gereedschap met houder en al te verschrotten. Daarom is het zo belangrijk dat een krimpapparaat duidelijk en eenvoudig instelbaar is.
Gerichte verhitting
Wordt er daarentegen niet gericht genoeg verhit (zoals bij hetelucht), dan bestaat het gevaar dat naast de boring van de opname ook het gereedschap uitzet. Dit is ook de reden waarom niet elk krimpapparaat HSS gereedschap kan krimpen: dit gereedschap heeft ongeveer dezelfde uitzettingcoëfficient als de houder en zet daardoor net zoveel uit als de boring, mits de verhitting onvoldoende gericht is. Ongerichte verhitting maakt het in- en uitspannen van gereedschap vele malen moeilijker en leidt ook nog eens tot verspilling van energie omdat er langer of vaker verhit moet worden. Een goed ontworpen warmtebron met een fatsoenlijke afscherming (Bilz hanteert ferrietschijven) biedt hier uitkomst.
Het banaaneffect
Bij het verhitten van een krimpopname warmt de buitenzijde van de houder als eerste op. Gedurende het gehele verhittingsproces is de temperatuur aan het oppervlak dan ook hoger dan de temperatuur aan de binnenzijde. Hierdoor kromt de houder bij het verwarmen licht (in het micrometer-bereik) naar buiten, lijkend op een banaan. Dit zorgt ervoor dat de krimpopname in het midden - het heetste punt, de zogenaamde Hotspot - ter hoogte van de inductiespoel minimaal meer geopend is dan aan de boring. De koude hoeken bij de boring (ontstaan door het banaaneffect) kunnen verhinderen dat het ingespannen gereedschap los komt en zijn dan ook het kritieke punt bij het uitspannen. Daarom is een krimphouder aan de boring ook altijd smaller: het kritieke punt warmt dan sneller op. Door deze gelijkmatigere opwarming wordt het banaaneffect in het kritieke punt verminderd. Door de boring bij het kritieke punt iets wijder te maken (cilindrische voorwijdte, gepatenteerd door Bilz) worden de koude hoeken ook minder kritiek. Hierdoor is er minder hitte vereist, hetgeen energie bespaart en ook nog eens beter is voor de levensduur van de opname. Bovendien kunt u het gereedschap dankzij de cilindrische voorwijdte vóór het verhitten alvast in de houder plaatsen en hoeft u het gereedschap tijdens het verhitten niet (dichtbij de warmtebron !!!) vast te houden.
Krimpopnames
Rondloop: ≤0,003 mm (3 μm)
Eigenschappen
- Fabrikaat: BILZ
- Cilindrische voorwijdte (patent)
- Kan zowel VHM als HSS krimpen
Leverancier
Rondloop en balanceren
Rondloop
Met rondloop bedoeld men de slingering van een roterend gereedschap t.o.v. het rotatiecentrum (de hartlijn). Deze slingering is een afwijking / fout in de cirkel die een gereedschap van een bepaalde diameter per omwenteling in het radiale vlak omschrijft. Een dergelijke afwijking is direct van invloed op de oppervlaktekwaliteit van het te bewerken product én op de standtijd van het gereedschap.
Bij gereedschapopnames is een hoge rondloopnauwkeurigheid van extra belang, omdat de rondloopfout groter wordt naarmate het gereedschap verder van de houder uitsteekt. Zo kan een opname met een rondloopnauwkeurigheid van 0,01 mm (bijv. een spantangopname) al gauw resulteren in een rondloopfout van 0,02 tot 0,03 mm aan de snijkanten van het ingespannen gereedschap. Dit is nadelig voor de standtijd, omdat de snijkanten dan niet gelijkmatig belast worden.
Balanceren
Een gebalanceerde houder is (zoals het woord al zegt) beter in balans, waardoor uw gereedschap rustiger loopt en de machinespil ook minder wordt belast. Bij het balanceren verlaagt men namelijk de excentriciteit van een roterend gereedschap. Excentriciteit staat hier voor de afstand in micrometer (μm) tussen het zwaartepunt en het rotatiecentrum. Dit is niet hetzelfde als rondloop, maar het heeft wel invloed.
De balanceerklasse (volgens ISO 1940-1) is een norm voor deze excentriciteit. Zo kan men eenvoudig berekenen dat een G6,3 gebalanceerde houder geschikt voor maximaal 15.000 toeren een excentriciteit van ca. 4 μm heeft. Meer weten?
Kennisbank: balanceren