Anzugsbolzen

Anzugsbolzen – Verbindung zwischen Werkzeughalter und CNC-Spindel

Der Anzugsbolzen ist ein wichtiges Verbindungselement zwischen Werkzeugaufnahme und Arbeitsspindel einer CNC-Werkzeugmaschine. Er befindet sich am hinteren Ende des Werkzeughalters und ermöglicht es dem Spannsystem der Maschinenspindel, den Werkzeughalter sicher in die Spindel einzuziehen und dort mit hoher Spannkraft zu halten.

Anzugsbolzen werden insbesondere bei Werkzeugaufnahmen mit Steilkegel eingesetzt, beispielsweise bei SK-, BT- und CAT-Aufnahmen. Je nach System werden sie auch als Einzugsbolzen, Spannbolzen oder Pull Stud bezeichnet.

Obwohl der Anzugsbolzen vergleichsweise klein ist, übernimmt er eine sicherheitsrelevante Aufgabe: Er muss die vom Spannsystem erzeugten Kräfte zuverlässig übertragen und dafür sorgen, dass der Werkzeughalter während der Bearbeitung sicher in der Spindel sitzt.

Funktion des Anzugsbolzens

Bei einem automatischen Werkzeugwechsel wird der Werkzeughalter in die Arbeitsspindel eingesetzt.

Im Inneren der Spindel befindet sich ein Spannmechanismus. Dieser greift den Anzugsbolzen und zieht dadurch den gesamten Werkzeughalter in die Spindelaufnahme.

Vereinfacht läuft der Vorgang folgendermaßen ab:

Werkzeughalter einsetzen → Anzugsbolzen greifen → Werkzeughalter einziehen → Werkzeugaufnahme spannen

Die dabei erzeugte Einzugskraft sorgt dafür, dass der Werkzeughalter mit seinen vorgesehenen Anlageflächen sicher in der Spindel sitzt.

Zum Werkzeugwechsel wird der Spannmechanismus gelöst und der Werkzeughalter kann durch den Werkzeugwechsler entnommen werden.

Position des Anzugsbolzens

Der Anzugsbolzen wird auf der Rückseite des Werkzeughalters eingeschraubt.

Ein typischer Werkzeughalter besteht damit vereinfacht aus:

Werkzeug → Werkzeugaufnahme → Werkzeughalter → Anzugsbolzen

Der Bolzen ragt in den inneren Bereich der Maschinenspindel hinein, wo er vom Spannsystem erfasst wird.

Anzugsbolzen bei SK-Werkzeugaufnahmen

Bei Werkzeugaufnahmen mit Steilkegel, beispielsweise SK40 oder SK50, wird der Werkzeughalter über den Kegel in der Spindel zentriert.

Der Anzugsbolzen ermöglicht dem Spannsystem, den Werkzeughalter mit der erforderlichen Kraft in den Spindelkegel zu ziehen.

Typische Größen sind beispielsweise:

• SK30
• SK40
• SK50

Dabei reicht die Angabe SK40 allein jedoch nicht aus, um automatisch den passenden Anzugsbolzen zu bestimmen.

Anzugsbolzen bei BT-Aufnahmen

Auch BT-Werkzeughalter verwenden Anzugsbolzen.

Der grundsätzliche Aufbau ist vergleichbar: Das Spannsystem greift den Bolzen und zieht den Werkzeughalter in die Spindel.

Allerdings unterscheiden sich die Bolzen verschiedener Aufnahmesysteme in ihren geometrischen Abmessungen und teilweise erheblich in der Ausführung.

Ein Anzugsbolzen für eine SK-Aufnahme darf deshalb nicht allein aufgrund einer optischen Ähnlichkeit für eine BT-Aufnahme verwendet werden.

Aufbau eines Anzugsbolzens

Ein Anzugsbolzen besitzt typischerweise mehrere Funktionsbereiche.

Dazu gehören:

• Gewinde zur Befestigung im Werkzeughalter
• Schaft
• definierte Anlage- beziehungsweise Übergangsbereiche
• Kopf beziehungsweise Greifbereich für das Spannsystem

Die genaue Form des Kopfes ist besonders wichtig, da dort die Spannmechanik der Arbeitsspindel angreift.

Bereits kleine geometrische Unterschiede können dazu führen, dass ein Bolzen nicht mit dem Spannsystem kompatibel ist.

Unterschiedliche Anzugsbolzen

Anzugsbolzen sehen auf den ersten Blick häufig sehr ähnlich aus. Tatsächlich existiert jedoch eine Vielzahl unterschiedlicher Ausführungen.

Unterschiede können bestehen bei:

• Gesamtlänge
• Gewinde
• Gewindelänge
• Kopfdurchmesser
• Kopfform
• Greifwinkel
• Halsdurchmesser
• Anlageflächen
• Werkstoff und Festigkeit

Auch Maschinenhersteller können für bestimmte Spindelsysteme definierte Ausführungen vorschreiben.

Daher sollte grundsätzlich nur ein für Werkzeugaufnahme und Maschinenspindel freigegebener Anzugsbolzen eingesetzt werden.

Bedeutung der korrekten Geometrie

Die Geometrie des Anzugsbolzens bestimmt, wie das Spannsystem den Werkzeughalter greift.

Ein ungeeigneter Bolzen kann dazu führen, dass:

• der Werkzeughalter nicht vollständig eingezogen wird,
• die Spannkraft nicht korrekt übertragen wird,
• das Spannsystem falsch belastet wird,
• der Werkzeughalter nicht korrekt anliegt,
• der Werkzeugwechsel gestört wird.

Im schlimmsten Fall kann die sichere Werkzeugspannung beeinträchtigt werden.

Die Auswahl darf deshalb nicht ausschließlich nach Gewinde oder äußerem Erscheinungsbild erfolgen.

Spannsystem der Arbeitsspindel

Das eigentliche Spannsystem befindet sich innerhalb der Arbeitsspindel.

Je nach Spindelkonstruktion greifen Spannsegmente beziehungsweise Spannzangen am vorgesehenen Bereich des Anzugsbolzens an.

Die zum Spannen benötigte Kraft kann beispielsweise über ein Tellerfederpaket erzeugt werden.

Zum Lösen des Werkzeughalters wird die Spannmechanik durch eine Löseeinrichtung betätigt.

Dieses Prinzip bietet einen wichtigen Sicherheitsvorteil: Die Werkzeugspannung ist konstruktiv nicht ausschließlich davon abhängig, dass während der Bearbeitung permanent hydraulischer oder pneumatischer Druck anliegt.

Einzugskraft

Die Einzugskraft beziehungsweise Spannkraft des Spindelspannsystems ist für eine sichere Werkzeugaufnahme entscheidend.

Ist die Spannkraft zu gering, kann die Werkzeugaufnahme unter Bearbeitungsbelastung nicht mehr mit der vorgesehenen Kraft in der Spindel gehalten werden.

Mögliche Folgen sind:

• schlechtere Oberflächenqualität
• Vibrationen
• Maßabweichungen
• Beschädigung der Werkzeugaufnahme
• erhöhter Verschleiß
• Verlust der Prozesssicherheit

Bei Werkzeugmaschinen kann die Einzugskraft deshalb im Rahmen der Wartung mit geeigneten Messmitteln überprüft werden.

Anzugsbolzen und Werkzeugwechsel

Beim automatischen Werkzeugwechsel muss der Anzugsbolzen zuverlässig mit dem Spannsystem zusammenarbeiten.

Der Ablauf besteht vereinfacht aus:

1. Spindel positionieren.
2. Spannsystem lösen.
3. bisherigen Werkzeughalter entnehmen.
4. neuen Werkzeughalter einsetzen.
5. Anzugsbolzen durch das Spannsystem greifen.
6. Werkzeughalter einziehen und spannen.

Erst wenn die Maschine einen ordnungsgemäßen Spannzustand erkennt, darf die weitere Bearbeitung erfolgen.

Montage des Anzugsbolzens

Der Anzugsbolzen wird in das dafür vorgesehene Gewinde des Werkzeughalters eingeschraubt.

Bei der Montage müssen die Vorgaben des Werkzeughalter- beziehungsweise Bolzenherstellers berücksichtigt werden.

Von besonderer Bedeutung sind:

• korrekter Bolzentyp
• sauberes Gewinde
• vorgeschriebenes Anzugsdrehmoment
• Zustand der Anlageflächen
• Herstellerangaben zur Montage

Ein zu geringes Anzugsdrehmoment kann dazu führen, dass sich der Bolzen löst. Ein übermäßig hohes Drehmoment kann dagegen Gewinde oder Bolzen beschädigen.

Verschleiß am Anzugsbolzen

Anzugsbolzen sind mechanischen Belastungen ausgesetzt und sollten regelmäßig kontrolliert werden.

Zu achten ist insbesondere auf:

• sichtbare Verschleißspuren
• Beschädigungen am Greifbereich
• Verformungen
• beschädigte Gewinde
• Korrosion
• Risse
• ungewöhnliche Druck- oder Schlagstellen

Beschädigte Anzugsbolzen sollten nicht weiterverwendet werden.

Warum verschleißt ein Anzugsbolzen?

Bei jedem Werkzeugwechsel wird der Bolzen vom Spannsystem gegriffen und wieder freigegeben.

Über eine große Anzahl von Werkzeugwechseln entstehen dadurch wiederkehrende mechanische Belastungen.

Zusätzlicher Verschleiß kann durch:

• Verschmutzung
• fehlerhafte Spannmechanik
• falschen Bolzentyp
• beschädigte Spannsegmente
• unsachgemäße Montage

verursacht werden.

Ein auffällig hoher Verschleiß an mehreren Anzugsbolzen kann deshalb auch ein Hinweis darauf sein, dass das Spannsystem der Arbeitsspindel überprüft werden sollte.

Sauberkeit

Wie bei Werkzeugkegeln ist auch im Bereich des Anzugsbolzens Sauberkeit wichtig.

Späne, Schmutz oder Beschädigungen können die Funktion des Spannsystems beeinträchtigen.

Werkzeughalter sollten deshalb regelmäßig gereinigt und kontrolliert werden.

Dies gilt besonders für automatisierte Bearbeitungszentren mit einer hohen Anzahl täglicher Werkzeugwechsel.

Anzugsbolzen und Werkzeugmagazin

Der Anzugsbolzen dient grundsätzlich der Verbindung mit dem Spannsystem der Spindel.

Das Werkzeugmagazin beziehungsweise der Werkzeugwechsler greift den Werkzeughalter dagegen normalerweise an einem dafür vorgesehenen Bereich des Werkzeughalters, beispielsweise an der Greifernut.

Anzugsbolzen und Greifernut erfüllen somit unterschiedliche Aufgaben:

Anzugsbolzen: Spannen des Werkzeughalters in der Spindel

Greifernut: Handhabung des Werkzeughalters durch Werkzeugwechsler beziehungsweise Greifer

Anzugsbolzen und HSK

Bei HSK-Werkzeugaufnahmen wird ein anderes Spannprinzip verwendet als bei klassischen Steilkegelaufnahmen.

HSK steht für Hohlschaftkegel. Das Spannsystem greift innerhalb des Hohlschafts und spannt die Aufnahme über die dafür vorgesehenen Funktionsflächen.

Ein klassischer, außen am hinteren Ende eingeschraubter Anzugsbolzen wie bei vielen SK-, BT- oder CAT-Aufnahmen ist deshalb bei HSK nicht erforderlich.

Dieser konstruktive Unterschied sollte bei der Betrachtung verschiedener Werkzeugaufnahmesysteme berücksichtigt werden.

Anzugsbolzen niemals beliebig austauschen

Besondere Vorsicht ist bei äußerlich ähnlichen Anzugsbolzen erforderlich.

Ein Bolzen kann:

• das gleiche Gewinde besitzen,
• ähnlich lang sein,
• optisch nahezu identisch aussehen

und trotzdem nicht für das vorhandene Spannsystem geeignet sein.

Insbesondere die Geometrie des Greifbereichs muss exakt zum Spindelspannsystem passen.

Die Auswahl sollte deshalb nach den technischen Angaben des Maschinen-, Spindel- oder Werkzeughalterherstellers erfolgen.

Bedeutung für die Arbeitssicherheit

Der Anzugsbolzen ist ein sicherheitsrelevantes Bauteil.

Während der Bearbeitung können hohe Drehzahlen und erhebliche Zerspanungskräfte auftreten. Werkzeughalter und Werkzeug müssen dabei zuverlässig in der Arbeitsspindel gehalten werden.

Ein beschädigter, falsch montierter oder ungeeigneter Anzugsbolzen kann die sichere Werkzeugspannung beeinträchtigen.

Anzugsbolzen sollten deshalb nicht eigenmächtig:

• nachgeschliffen,
• umgearbeitet,
• abgedreht,
• geschweißt oder
• anderweitig geometrisch verändert

werden.

Typische Probleme

Probleme im Zusammenhang mit Anzugsbolzen können sich beispielsweise zeigen durch:

• Werkzeug wird nicht korrekt gespannt
• Werkzeugwechsel wird abgebrochen
• ungewöhnliche Geräusche beim Spannen
• starke Verschleißspuren am Bolzen
• Werkzeughalter sitzt nicht korrekt
• Spann- oder Lösevorgang funktioniert unzuverlässig

Dabei muss die Ursache nicht zwangsläufig am Anzugsbolzen selbst liegen. Auch Spannmechanismus, Sensorik oder Werkzeughalter können verantwortlich sein.

Kontrolle bei gebrauchten Werkzeughaltern

Beim Kauf gebrauchter Werkzeughalter sollte der vorhandene Anzugsbolzen nicht automatisch als passend für die eigene Maschine betrachtet werden.

Der Werkzeughalter kann zuvor auf einer Maschine mit einem anderen Spannsystem verwendet worden sein.

Vor der Verwendung sollte daher geprüft werden:

• Welche Werkzeugaufnahme liegt vor?
• Welcher Anzugsbolzen ist montiert?
• Welchen Bolzentyp schreibt der Maschinenhersteller vor?
• Ist der Bolzen unbeschädigt?

Gegebenenfalls muss der vorhandene Anzugsbolzen gegen den für die eigene Maschine vorgesehenen Typ ausgetauscht werden.

Fazit

Der Anzugsbolzen stellt bei vielen Werkzeugaufnahmesystemen die mechanische Verbindung zwischen Werkzeughalter und Spannsystem der Arbeitsspindel her. Das Spannsystem greift den Bolzen und zieht dadurch den Werkzeughalter mit hoher Kraft in die Spindelaufnahme.

Anzugsbolzen werden insbesondere bei SK-, BT- und CAT-Werkzeugaufnahmen verwendet und sind in zahlreichen unterschiedlichen Geometrien erhältlich.

Entscheidend ist deshalb, ausschließlich einen zur jeweiligen Werkzeugaufnahme und Maschinenspindel passenden Anzugsbolzen einzusetzen. Gewinde und äußere Ähnlichkeit allein reichen zur Identifikation nicht aus.

Aufgrund seiner sicherheitsrelevanten Funktion sollte der Anzugsbolzen regelmäßig auf Verschleiß, Beschädigungen und korrekten Sitz kontrolliert werden.