Wie man Werkstückrutschen bei hochgenauen CNC-Dreharbeiten mit Sonderbacken lösen kann

Im Jahr 2025 berichten über 60 % der CNC-Drehereien über Rutschprobleme beim bearbeiten von gehärteten Stählen oder von Profilen mit tiefen Rillen. Herkömmliche Hartmetall-Spannbacken benötigen oft eine übermäßige Spannkraft, wodurch eine Verformung der Werkstücke entstehen kann.

Methodik

1. Versuchsaufbau

• Werkstück: 4140-Stahlschaft (ϕ50×300 mm, HRC 28–32) mit 3 Längsrillen

• Ausrüstung:

CNC-Drehmaschine: Doosan Puma 2600SY (15-kW-Spindel)

Drehmomentsensor: Kistler 9129AA (0-600N·m Bereich)

• Konstruktionen:

Gesägt: Gehärteter Stahl mit 1,2 mm Teilung Zähnen (60° Winkel)

Hydraulisch: Druckaktivierte Wolframcarbid-Pins

Mit Polymer beschichtet: 0,8 mm dicke Polyurethan-Schicht

2. Prüfprotokoll

• Baseline-Rutschtest mit Standardbacken bei zunehmendem Drehmoment (200-500N·m)

• Wiederholungstests mit kundenspezifischen Backen unter identischen Schneidparametern:

Rohdrehschnitt: 3 mm DOC, 0,3 mm/Umdrehung

Nutfräsen: 5 mm breit, 8 mm tief

Ergebnisse und Analyse

1. Rutschschwellen

• Standardbacken: Versagt bei 320 N·m (0,8 mm Werkstückbewegung)

• Sägezahnbacken: Hielten bis 450 N·m (40 % Verbesserung)

• Hydraulische Backen: Kein Rutschen bei maximal getesteten 500 N·m

2. Oberflächenerhaltung

Polymerbeschichtete Backen hinterließen keine sichtbaren Markierungen (Ra 0,8 µm) im Vergleich zu Mikrovertiefungen der Sägezahnbacken (Ra 2,4 µm).

Diskussion

1. Kosten-Nutzen-Abwägungen

• Sägezahnbacken: Bestens geeignet für Betriebe mit vorhandenen Spannfutterkörpern ($350-500/Satz)

• Hydraulische Backen: Rechtfertigung für Hochmix-Produktion trotz Kosten ab $2.200

• Polymerbacken: Ideal für fertige Oberflächen, benötigen jedoch wöchentlicher Erneuerung der Beschichtung

2. Einschränkungen

Tests konzentrierten sich auf zylindrische Werkstücke; unregelmäßige Formen erfordern möglicherweise hybride Lösungen.

Fazit

Für Hochmoment-Drehbearbeitung:

• Sägezahnbacken bieten die kosteneffizienteste Aufrüstung

• Hydraulische Systeme gewährleisten ausfallsicheres Spannen bei kritischen Arbeiten

• Polymerbeschichtungen schützen empfindliche Oberflächen bei niedrigerem Drehmoment

Zukünftige Forschung sollte schnellaustauschbare Systeme für die gemischte Produktion adressieren.