Wie wählt man ein hartes oder weiches Backenfutter für eine CNC-Drehmaschine?

Wenn Sie die falsche Spannbacke wählen, kann Ihr Teil verschrottet werden. Dieser Fehler kostet Sie Zeit und Geld. Die Lösung ist, den Unterschied zwischen harten und weichen Spannbacken zu kennen.

Verwenden Sie harte Backen zum Schruppen von Rohmaterial mit hoher Spannkraft. Sie sind langlebig und eignen sich für Arbeiten mit hohem Durchsatz. Verwenden Sie weiche Backen für die Endbearbeitung, empfindliche Teile oder unregelmäßige Formen, um Beschädigungen zu vermeiden. Weiche Backen sind anpassbar, erfordern jedoch mehr Einrichtungszeit und verschleißen schneller.

Das ist die grundlegende Faustregel. Der eigentliche Unterschied liegt jedoch in den Details, vom Material bis hin zur Art und Weise, wie sie Ihr Teil greifen. Gehen wir näher darauf ein, was sie so unterschiedlich macht, damit Sie für jeden einzelnen Auftrag, der in Ihrer Werkstatt anfällt, die richtige Wahl treffen können.

Aus welchen Materialien sind Weichbackenfutter und Hartbackenfutter hergestellt?

Haben Sie sich schon einmal gefragt, warum der eine Kiefer hart und der andere sanft ist? Das Material ist das Geheimnis. Die Verwendung des falschen Materials kann zu unerwartetem Verschleiß oder beschädigten Teilen führen.

Harte Backen werden aus hochfesten, durchgehärteten Stahllegierungen mit einer Rockwell-Härte über 48 hergestellt. Weiche Backen bestehen in der Regel aus ungehärteten, zerspanbaren Werkstoffen wie Baustahl (z. B. 45#-Stahl), Aluminium oder manchmal auch Messing, so dass sie leicht für bestimmte Aufgaben angepasst werden können.

Die Wahl des Materials wirkt sich direkt auf die Leistung einer Backe aus. Es geht nicht nur darum, ob sie "hart" oder "weich" ist; es geht darum, die richtigen Eigenschaften für die Aufgabe zu haben. Ich erinnere mich, dass ein junger Zerspanungsmechaniker einmal harte Backen für ein fertiges Aluminiumteil verwendete. Das Ergebnis war vorhersehbar: tiefe Spuren auf einem Teil, das eigentlich perfekt sein sollte. Das hat uns eine wertvolle Lektion in Sachen Materialauswahl erteilt.

Harte Kiefer Materialien¹

Harte Backen müssen unglaublich zäh und verschleißfest sein. Sie werden in der Regel aus hochfestem legiertem Stahl oder Kohlenstoff-Werkzeugstahl hergestellt. Dieses Material wird dann wärmebehandelt - oft durchgehärtet - um eine sehr hohe Härte zu erreichen, die oft 50 oder sogar 60 auf der Rockwell-C-Skala (HRC) übersteigt. Diese extreme Härte ermöglicht es ihnen, sich in das Rohmaterial zu verbeißen, ohne sich zu verformen oder schnell zu verschleißen, selbst nach Tausenden von Zyklen.

Weiche Kiefer Materialien²

Bei weichen Backen hingegen stehen Bearbeitbarkeit und Sanftheit im Vordergrund. Das häufigste Material, das ich sehe, ist 45#, ein Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt. In seinem ungehärteten Zustand ist er leicht zu bearbeiten. Für noch empfindlichere Teile verwenden wir Backen aus Aluminium, Kupfer oder Messing. Diese Materialien sind viel weicher als die meisten Werkstücke und hinterlassen keinen einzigen Kratzer.

Hier ist ein einfacher Vergleich:

Warum sind harte Backen die Standardwahl für das Schruppen von Rohmaterial im ersten Arbeitsgang?

Sie beginnen eine Arbeit mit Rohmaterial? Sie brauchen einen starken, unnachgiebigen Griff. Ein schwacher Griff kann dazu führen, dass das Teil abrutscht, den Schnitt ruiniert und vielleicht sogar die Maschine beschädigt.

Harte Backen eignen sich hervorragend zum Schruppen, da ihre gezahnten Zähne tief in das Rohmaterial eindringen. Ihre Konstruktion aus gehärtetem Stahl hält den aggressiven Kräften und unebenen Oberflächen von unbearbeitetem Material stand und ermöglicht schwere Schnitte ohne das Risiko, dass sich das Werkstück bewegt oder die Backen verschleißen.

Wenn Sie den ersten Schnitt an einem Stück Rohmaterial machen, ist Präzision zweitrangig gegenüber aggressivem Materialabtrag. Das ist der Punkt harte Kiefer³ wirklich glänzen. Sie sind für Missbrauch gebaut. Ich habe schon gesehen, wie Werkstücke aus einem Spannfutter geflogen sind, weil der Griff nicht stark genug für einen schweren Schnitt war. Das ist eine gefährliche Situation, die man vermeiden kann, wenn man die richtigen Backen für die Aufgabe verwendet. Ihr Design ist aus einigen wichtigen Gründen perfekt für diese erste, brutale Phase der Bearbeitung.

Maximale Spannkraft und Drehmoment

Die gezackte oder gezahnte Spannfläche ist das wichtigste Merkmal der harten Backen. Diese Zähne sind so konzipiert, dass sie sich in die raue, oft unebene Oberfläche des Rohmaterials eingraben. Dadurch entsteht eine starke mechanische Verriegelung, die es Ihnen ermöglicht, ein enormes Drehmoment von der Spindel auf das Werkstück zu übertragen. So können Sie hohe Schnittkräfte und tiefe Schnitte durchführen, ohne ein Abrutschen des Werkstücks befürchten zu müssen. Sie sind für rohe Gewalt ausgelegt, nicht für Finesse.

Langlebigkeit und Kosteneffizienz

Die Grobbearbeitung ist anspruchsvoll. Die hohen Spanndrücke und Vibrationen können die Ausrüstung zerstören. Harte Spannbacken werden aus gehärtetem Stahl hergestellt, um diesem Verschleiß zu widerstehen. Sie können unzählige Spannzyklen auf rauem, schuppigem Material bewältigen, ohne sich zu verformen. Das macht sie für die Großserienproduktion kosteneffizient, da sie nicht häufig ausgetauscht werden müssen. Sie sind standardisiert und sofort einsatzbereit, was wertvolle Einrichtungszeit spart.

Welcher Backentyp bietet mehr Vielseitigkeit beim Greifen unregelmäßig geformter oder gegossener Teile?

Haben Sie schon einmal versucht, ein seltsam geformtes Teil in einem Standardfutter zu halten? Das ist frustrierend und oft unmöglich. Wenn man es erzwingt, kann das zu schlechtem Rundlauf oder einer fehlerhaften Einrichtung führen.

Weiche Backen bieten weitaus mehr Vielseitigkeit für unregelmäßige Formen. Da sie aus maschinell bearbeitbarem Stahl oder Aluminium bestehen, können Sie sie leicht so zuschneiden, dass sie dem einzigartigen Profil eines jeden Werkstücks perfekt entsprechen, einschließlich Guss-, Schmiede- oder anderen nicht zylindrischen Teilen. Dies gewährleistet einen sicheren, vollflächigen Griff.

Harte Backen eignen sich zwar hervorragend für Rund- oder Sechskantstangen, aber für alles andere sind sie nahezu nutzlos. Wenn Sie ein Gussteil, ein Schmiedeteil oder ein asymmetrisches Teil haben, brauchen Sie eine individuelle Lösung. Diese Lösung ist fast immer ein Satz von individuell zugeschnittene weiche Backen⁴. Ich habe mich bei unzähligen Aufträgen auf sie verlassen, die sonst unmöglich gewesen wären.

Maßgeschneiderte Bearbeitung für eine perfekte Passform

Das Besondere an den weichen Backen ist, dass Sie einen Rohlingsatz in das Futter einspannen und an Ort und Stelle bearbeiten können. Sie können sie auf einen bestimmten Durchmesser bohren, eine Tasche fräsen oder ein komplexes Profil fräsen, das Ihr Teil perfekt umschließt. Dieses Verfahren, das oft als "Aufbohren der Backen⁵," erzeugt eine Spannfläche, die perfekt mit der Spindelachse der Maschine übereinstimmt. Dadurch erhalten Sie die höchstmögliche Rundlaufgenauigkeit für zweite Bearbeitungen und einen vollständigen Oberflächenkontakt mit dem Teil. Dies maximiert den Halt und die Stabilität, was für das Halten von nicht perfekt runden Teilen unerlässlich ist. Diese Anpassungsfähigkeit macht sie für alle nicht standardisierten Werkstücke geeignet.

Warum können Sie durch den Einsatz weicher Backen Oberflächenverletzungen und die Verformung von Teilen verhindern?

Sie haben Stunden damit verbracht, ein Teil perfekt zu bearbeiten. Jetzt müssen Sie es für den zweiten Arbeitsgang umdrehen. Wenn Sie jetzt die falschen Backen verwenden, könnte das hässliche Spuren hinterlassen und Ihre ganze harte Arbeit ruinieren.

Weiche Spannbacken verhindern Beschädigungen, da sie aus Materialien bestehen, die weicher sind als das Werkstück. Sie können auch so bearbeitet werden, dass sie vollflächig aufliegen, wodurch die Spannkraft gleichmäßig verteilt und Spannungspunkte vermieden werden, die zu Verformungen führen, insbesondere bei dünnwandigen oder empfindlichen Teilen.

Der Schutz des Werkstücks ist von entscheidender Bedeutung, insbesondere in den letzten Phasen der Bearbeitung. Dies ist der Punkt weiche Kiefer⁶ sind ein unverzichtbares Werkzeug in jeder Werkstatt. Ich sage meinem Team, dass sie wie eine Versicherung für ihre fertigen Oberflächen sind. Ihre Fähigkeit, sicher zu greifen, ohne Schäden zu verursachen, beruht auf dem Zusammenspiel zweier wichtiger Prinzipien: weiche Materialien und verteilter Druck.

Material weicher als das Teil

Die erste Schutzmaßnahme gegen Beschädigungen ist das Material selbst. Wenn Sie weiche Backen aus Aluminium oder Weichstahl verwenden, um ein Teil aus gehärtetem Stahl zu halten, sind die Backen viel weicher. Selbst unter Druck passen sich die Backen dem Werkstück an und nicht umgekehrt. Das bedeutet, dass keine Backenabdrücke, Kratzer oder Vertiefungen auf der schön bearbeiteten Oberfläche zurückbleiben.

Gleichmäßige Verteilung der Spannkraft

Der zweite Grund ist die gleichmäßige Druckverteilung. Wenn wir weiche Backen genau nach dem Profil des Werkstücks bohren, haben die Backen vollen Kontakt. Dadurch wird die Spannkraft über eine sehr große Fläche verteilt. Anstelle von drei kleinen Punkten mit hohem Druck wie bei harten Backen haben Sie drei große Bereiche mit niedrigem Druck. Dies ist für dünnwandige Teile von entscheidender Bedeutung. Und das Beste daran ist, dass die Spannkraft so effizient ist, dass man oft mit einer geringeren Gesamtklemmkraft arbeiten kann, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen. Dadurch wird das Risiko, das Teil zu verformen oder zu quetschen, drastisch reduziert.

Schlussfolgerung

Die Wahl zwischen harten und weichen Backen ist einfach. Verwenden Sie harte Backen für kraftvolle Schrupparbeiten an Rohmaterial. Verwenden Sie weiche Backen für Präzision, Endbearbeitung und das Halten empfindlicher oder unregelmäßiger Teile.