01.09.2018
Miniaturisation in clamping technology thanks to additive manufacturing
Miniaturisation plays an important role in many industries. And therefore also for machining manufacture. Therefore, clamping chucks also have to become smaller, more precise and more powerful. The requirements cannot be met with conventional manufacturing – MAPAL therefore relies on additive manufacturing by selective laser melting.
Clamping chucks with innovative design meet the highest demands on accuracy and handling
Whether in electrical engineering, medical technology, the aerospace industry, the watch industry or robotics and mechanical engineering – many products are becoming ever smaller, yet smarter, more user-friendly and more powerful. The topic of space is therefore crucial. Because space is not only limited on the wrist, in trouser pockets, on board an aircraft or in the human body, but also in the production halls of companies.
This requirement gives rise to the demand for productivity in the smallest possible space, which transfers the cycle of miniaturisation to the entire value-added level. Machine and tool technology in this small sector requires more and more functions having to be fulfilled in the smallest space, also in the area of clamping technology.
This requirement gives rise to the demand for productivity in the smallest possible space, which transfers the cycle of miniaturisation to the entire value-added level. Machine and tool technology in this small sector requires more and more functions having to be fulfilled in the smallest space, also in the area of clamping technology.
Perfect radial run-out and optimum balancing value
The radial run-out accuracy of the clamping chucks for a chipping thickness in the range of a few thousandths of a millimetre must be almost zero. This is the only way to achieve good surfaces at maximum spindle speeds with a long tool life. In addition, it must be ensured that any contamination due to microparticles is excluded. Another important topic for machining in the miniature sector is the supply of coolant lubricant. Too much medium means complex downstream part cleaning, too little or no cooling leads to a loss in quality and productivity.
If handling should also be simple, conventional manufacturing reaches its limits. The smaller the tool and clamping chuck, the easier handling must be. Because with each reduction, the handling of external peripheral devices becomes more complicated and more difficult. With shrink or collet technology, it also takes considerably longer for the tools to be ready for use. In the case of multi-part attachments, the individual deviations of the components also add up to a considerable error chain.
If handling should also be simple, conventional manufacturing reaches its limits. The smaller the tool and clamping chuck, the easier handling must be. Because with each reduction, the handling of external peripheral devices becomes more complicated and more difficult. With shrink or collet technology, it also takes considerably longer for the tools to be ready for use. In the case of multi-part attachments, the individual deviations of the components also add up to a considerable error chain.
Additive manufacturing by selective laser melting
At MAPAL additive manufacturing by selective laser melting is used in all product areas. And this is the case in all situations where additively manufactured products can offer clear added value for the customer. Thanks to this innovative manufacturing process, MAPAL has succeeded in manufacturing clamping chucks in miniature format with HSK-E25 connection, for example for direct clamping of tools with a diameter of 3 mm. And these miniature clamping chucks meet all of the above requirements.
The smallest clamping chucks with the best properties
Die additiv gefertigten Hydrodehnspannfutter stehen für beste Rundlaufgenauigkeiten. Das garantieren innovative Spannkammersysteme, die sich an den Werkzeugschaft anschmiegen. Schmutzrillen verdrängen Mikroschmutz. Innenliegende Wuchtgeometrien samt Stützstrukturen stellen die geforderte Wuchtgüte sicher und optimieren zusätzlich Gewicht und Festigkeit. „Insgesamt erreichen wir mit unseren Futtern im Kleinformat ein homogenes, spindelschonendes Beschleunigen und Abbremsen der Spannfutter-Werkzeug-Kombination“, betont Schmidt.
Die additive Fertigung ermöglicht es außerdem, die Hydrodehnspannfutter mit dezentralen Kühlmittelaustritten auszustatten. Diese Austritte sind über Parameter wie Kühlmitteldruck, Einstellmaß und Drehzahl so ausgestaltet, dass sie den Kühlschmierstoff gezielt an die Wirkstelle befördern. „Im besten Fall erreichen wir eine dosierte Verlustschmierung“, sagt Schmidt. „So kann der Kunde sogar auf eine anschließende Bauteilreinigung verzichten.“
Die additive Fertigung ermöglicht es außerdem, die Hydrodehnspannfutter mit dezentralen Kühlmittelaustritten auszustatten. Diese Austritte sind über Parameter wie Kühlmitteldruck, Einstellmaß und Drehzahl so ausgestaltet, dass sie den Kühlschmierstoff gezielt an die Wirkstelle befördern. „Im besten Fall erreichen wir eine dosierte Verlustschmierung“, sagt Schmidt. „So kann der Kunde sogar auf eine anschließende Bauteilreinigung verzichten.“
Einfachstes Handling ohne Peripheriegeräte
Die neuen Spannfutter im Kleinformat von MAPAL ermöglichen einfaches und schnelles Spannen der Werkzeuge. „Dabei sind weder Schulungen noch hohe Rüstkosten oder teure Peripheriegeräte notwendig, um sie einzusetzen“, verspricht der Produktmanager. Denn: Die Anwender betätigen die Hydrodehnspannfutter über eine einfache Schraube.
Neue Möglichkeiten auch bei der Werkstückspannung
Die neuen, kleinen Hydrodehnspannfutter eröffnen auch für die Werkstückspannung neue Möglichkeiten. Ein Beispiel ist die Spannung von Hüftgelenkkugeln, wie Jochen Schmidt erläutert: „Wir nutzen hier die Hydrodehn-Außenspanntechnik. Speziell geformte Spannkammern im Inneren des Futters und eine besondere Außengeometrie ermöglichen, dass die Kugeln sehr präzise und gleichzeitig schonend gespannt werden.“ Gerade in der Medizintechnik nehmen Themen wie die reproduzierbare Präzision einen sehr großen Stellenwert ein. „Und diese reproduzierbare Präzision stellen wir mit unseren Futtern sicher“, betont Schmidt.
