Spannprobleme pfiffig gelöst

Flexible werkstückspezifische Spannmittel senken drastisch die Rüstzeiten. Riesiges Sparpotenzial für Unternehmen liegt im Spannen von Werkstücken. Drastisch senken lassen sich die Rüstzeiten für...

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Flexible werkstückspezifische Spannmittel senken drastisch die RüstzeitenRiesiges Sparpotenzial für Unternehmen liegt im Spannen von Werkstücken. Drastisch senken lassen sich die Rüstzeiten für unterschiedlichste Anforderungen. Wo sonst mehrere Standardfutter und Wechselbacken angeboten werden, können Sonderspannmittel, die direkt auf die Spannsituation eingehen, Spannprozesse vereinfachen, die Anzahl der Aufspannungen einsparen oder sogar nachgelagerte Arbeitsschritte überflüssig machen. Ein Wechsel der Spannfutter ist immer problematisch. Neben der reinen Wechselzeit besteht immer die Gefahr der Verschmutzung von Planflächen beispielsweise durch Späne, was Ungenauigkeiten bei der Bearbeitung hervorrufen kann. Eine sorgfältige Reinigung hat deshalb zwar hohe Priorität, kostet aber zusätzlich Zeit. Wenn erst gar nicht gewechselt werden muss und das Werkstück bei einem einzigen Spannvorgang endbearbeitet werden kann, ist viel Zeit gewonnen. Und gleichzeitig sind Fehlerquellen ausgeschlossen.Wenn sich Backenwechsel vermeiden lassen, verschiedene Werkstücke mit einem Futter gespannt werden können, sich dünnwandige Teile schneller zentrieren und spannen lassen oder das Rüsten großer Werkstücke mit kleinen Losgrößen verkürzt werden kann, dann ist das Ergebnis immer Zeitersparnis. So konnte durch ein hochpräzises Sonderspannmittel des Spannmittelspezialisten Stiefelmayer in Denkendorf das Werkstück so genau gedreht werden, dass der nachgelagerte Schleifprozess ersatzlos weggefallen ist.Dünnwandige Teile deformationsarm gespanntFürs deformationsarme, sichere Spannen von dünnwandigen Teilen sorgen Futter mit möglichst vielen Spannbacken, die das Teil umschließend spannen. Die Backen werden jeweils einzeln hydraulisch betätigt und liegen mit gleicher Kraft am Werkstück an. Diese Lösung ermöglicht es, Werkstücke radial zu spannen, die vorher aufwändig in Planspannfuttern, auf Magnetscheiben oder im „Schuh“ gefertigt werden mussten. Mit dem neuen Spannprinzip entfällt das zeitaufwändige manuelle Ausrichten von Werkstücken. Oft kann sogar die Zahl der Aufspannungen reduziert werden. Der wichtigste Vorteil aber liegt in der Möglichkeit, mit diesen Futtern auch unrunde Spanndurchmesser möglichst zentrisch zu spannen und die Form des Spanndurchmessers nicht in den zu bearbeitenden Bereich zu projizieren. Auch dadurch kann die Zahl der notwendigen Aufspannungen reduziert werden.Speziell bei großen Werkstücken mit kleinen Losgrößen sorgt der hydraulische Ausgleich für enormen Zeitgewinn. In einer völlig neu entwickelten Ausführung als Winkelhebelfutter lassen sich Werkstücke bis zu 4000 mm Durchmesser spannen. Kugellager für Windkrafträder oder Zahnkränze für Drehgelenke von großen Kränen werden so in Sekunden zentriert und gespannt, wo sonst manchmal bis zu einer Stunde justiert wurde. Gerade bei solchen großen und im Verhältnis zum Durchmesser dünnwandigen Teilen ist nun außerdem die Gefahr der Deformierung viel geringer als bei herkömmlichen Spannfuttern.Häufige Backenwechsel erforderte die Radnabenfertigung eines skandinavischen LKW-Herstellers. Um 20 verschiedene Radnaben zu fertigen waren ebenso viele Sätze Wechselbacken notwendig. Außer dem ständigen Zeitaufwand für Backenwechsel war ein hoher Aufwand nötig, um die Backen zu verwalten. Fehler ließen sich nie ganz ausschließen, wenn die Backen nicht am richtigen Ort aufbewahrt wurden - vom Suchaufwand ganz zu schweigen. Mit einem einzigen Keilstangenfutter, das zwei Spannmittel kombiniert, können sämtliche Radnaben gespannt und bearbeitet werden. Drei Spannbacken sind für die erste Aufspannung am Außendurchmesser vorhanden, damit die bei allen 20 Radnaben immer gleichen, normierten Bohrungen gefertigt werden können. In einem zweiten Spannvorgang greifen nun drei weitere Spannbacken in die Bohrungen. So kann der Außendurchmesser gedreht und die Nabe endbearbeitet werden, ohne Futter oder Backen zu wechseln.Schnappmechanismus vereinfacht BackenwechselMüssen bei einem Sonderspannfutter doch einmal die Backen gewechselt werden, ermöglicht dies Zeit sparend ein Schnappmechanismus, der das lästige Schrauben ersetzt. Ein Druck mit einem Stift auf die zentrale Arretierung, und die Backen können entnommen werden. So lassen sich zum Beispiel Zahnräder unterschiedlicher Durchmesser Zeit sparend auf einem Futter spannen.Ein typisches Potenzial für Rüstzeitminimierung bieten Werkstücke, bei denen drei Flächen bearbeitet werden müssen, zum Beispiel eine Verschiebemuffe mit 170 mm Durchmesser für Hohlräder von Automobilgetrieben. Wenn bisher nach dem Drehen von Radius und Innenseite umgespannt werden musste, um die Oberfläche, die an der Planscheibe anliegt zu bearbeiten, gab es neben Zeitverzögerungen auch die Gefahr von Fehlern. Wurde nicht hundertprozentig präzise umgespannt, konnten Oberflächen zueinander auch schon mal nicht genau parallel sein. Durch die Kombination eines radialen 3-Backen-Futters mit einem rückziehbaren Anschlag wird nicht nur ein Futterwechsel gespart, sondern auch die Fehlerquelle eliminiert. Sind Außenfläche und Innenradius bearbeitet, wird der Anschlag zurückgezogen. Mit einem speziellen hakenförmigen Werkzeug wird nun die dritte Fläche erreicht. Weil nicht umgespannt werden muss, lässt sich einerseits Zeit sparen und andererseits die Qualität erhöhen, denn die beiden Oberflächen sind immer hundertprozentig parallel.Gleich drei von vier bisherigen Aufspannungen spart ein LKW-Hersteller bei der Bearbeitung von Achskreuzen. Das Werkstück wird auf ein Schwenkfutter gespannt, das in 90°-Schritten oder gleich um 180° durchschaltet. Die extrem schnellen Schwenkzeiten von 0,4 s werden durch gegengelagerte Hydraulikzylinder realisiert. Nach Bearbeitung des ersten Zapfens schwenkt das Futter um 180° und das gegenüberliegende Pendant erfährt den gleichen Bearbeitungsgang mit derselben Programmierung. Ein weiterer Schwenk um 90° bringt nun den dritten Zapfen in Position und der ihm gegenüberliegende vierte Zapfen kann nach einem erneuten Schwenk um 180° bearbeitet werden. Wo bisher viermal gespannt werden musste, reicht nun ein einziger Spannvorgang. Neben der Zeitersparnis sind die Drehergebnisse besser als bisher. Die Positionierung der Zapfen für die Bearbeitung nach einem Schwenk ist durch eine Indexierung so hochgenau, dass viel präziser gedreht werden kann als bisher. Ein sonst anschließender Schleifgang wird nun überflüssig.Besonders erleichternd wirkt sich jede eingesparte Aufspannung an vertikalen Maschinen mit hängender Spindel aus. Bei schweren Spannfuttern mit über 300 mm Durchmesser ist jeder Futterwechsel ein regelrechter Kraftakt.Um die Innenflächen von Kolbenringen mit unterschiedlichen Durchmessern zu bearbeiten, sollte möglichst ein einziges Spannmittel ausreichen. Wenn nun mit Planspannfingern axial gespannt wurde, war der Ring zwar sicher fixiert und konnte innen ausgedreht werden, bei einem Wechsel der Werkstücke auf Ringe mit größerem Durchmesser, musste jedoch ein neues Futter eingewechselt oder andere Finger montiert werden. Abhilfe schaffen radial verstellbare Planspannfinger. Je nach Durchmesser des Kolbenrings fahren die Finger in die richtige Position. Die Verstellung kann, je nach Ausführung, automatisch oder manuell erfolgen. Damit können nun alle Kolbenringe mit einem einzigen Spannmittel fixiert werden.Schon bei der Teilekonstruktion ans Spannen denkenDass es sich durchaus lohnen kann, wenn man frühzeitig mit einem Spannmittelhersteller Kontakt aufnimmt, erfuhr ein schwäbischer Automobilzulieferer, als ein halbkugelförmiges Gussteil entwickelt wurde. Man zog die Denkendorfer zu Rate, weil sich das Teil, so wie es geplant war, mit bekannten Spannmitteln später nicht würde fixieren lassen. An der offenen Seite müsste der Rand nämlich plan gedreht werden. Also konnten Planspannfinger dort nicht spannen. Bevor die Form für das Gussteil konstruiert wurde, dachte man also über das Spannproblem nach. Die Spannmittelkonstrukteure rieten dazu, an Stellen, die die Funktion nicht beeinträchtigen, so genannte Spannlappen vorzusehen. Ein dazu passendes Spannmittel mit integrierter Spannzange greift nun an diesen Spannlappen. Ausgerichtet wird das Werkstück durch eine Zange im Spannfutter und eine weitere Zange im Reitstock. Gefederte Auflagebolzen, die durch einen integrierten Zylinder mechanisch geklemmt werden, stützen das Werkstück ab. Schließlich wird durch einen integrierten Spannzylinder sicher und präzise gespannt.Wer sich also schon frühzeitig Gedanken über geeignete Spannmittel macht, kann von Anfang an mit optimierten Rüstzeiten kalkulieren. Zwar ist das Spannmittel im Verhältnis zur Werkzeugmaschine ein relativ unbedeutendes Teil, das deshalb oft vernachlässigt wird, kann aber dauerhaft beträchtliches Rationalisierungspotenzial erschließen.