Spanende Fertigung Optimiertes Spannkonzept für die Mehrseitenbearbeitung

Flexible Spannmittel der Polygraphischen Maschinenbau GmbH in Schkeuditz für die Mehrseiten-Bearbeitung reduzieren Rüst- und Nebenzeiten.

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ANDREAS MAIER GmbH & Co. KG

Klinkhammer Intralogistics GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Wie kann eine mechanische Fertigung von Einzelteilen und Baugruppen in Zeiten sinkender Losgrößen, wachsender Teilevielfalt und -komplexität profitabel und effektiv gestaltet werden? Diese zentrale Frage ist auch ein Diskussionsschwerpunkt der Polygraphischen Maschinenbau GmbH (PMS) in Schkeuditz. Seit der Privatisierung 1993 konzentriert sich das Unternehmen auf die Fertigung und Montage komplexer und anspruchsvoller Bauteile und Baugruppen für Druckmaschinen.

Schnelle Verfügbarkeit hat große Bedeutung

Durch den Trend zu bedarfs- und montagerechter Teilebereitstellung nimmt die Einzel- und Kleinserienfertigung an Bedeutung zu. Die Reaktionszeit der Fertigungsabteilungen auf Werkstückabrufe wird immer weiter eingeschränkt und damit der Druck auf Liefer- und Rüstzeiten von Spannmitteln erhöht. Außer dem Loswechsel ist die schnelle Verfügbarkeit von Spannvorrichtungen, insbesondere auch bei einer Neubeschaffung oder einem Umbau aufgrund einer Werkstückänderung, von großer Bedeutung. Mit derartigen Aufgaben hat das Unternehmen langjährige Erfahrung. Die konsequent hohe Fertigungstiefe und das zielgerichtet ausgebaute Bearbeitungs-Know-how ermöglicht ein solides wirtschaftliches Wachstum. Schwerpunkte der Optimierungsansätze liegen auf Konzepten und Bauelementen zur Verringerung der Stückkosten in der Teilefertigung und Verbesserung der Reaktionsfähigkeit auf kurzfristige Kundenanforderungen. Diese Ziele werden im Bereich der Werkstückspannung unter anderem erreicht durch die

- Verringerung von Rüst- und Nebenzeiten, - einfachere Integration von komplexerer Spanntechnik in Funktionsabläufe,- schnellere Verfügbarkeit von Betriebsmitteln sowie - Verbesserung der Prozesssicherheit eingesetzter Werkstückspanntechnik.

Die spanende Bearbeitung umfasst Bauteile aus Stahl, Grauguss und Aluminiumguss in Losgrößen bis 50 Stück. Bei der Werkstückspannung wird vor allem auf prozesssichere und wiederholbare Spannsituationen geachtet. Wachsende Genauigkeitsanforderungen und die Notwendigkeit zur Reduktion der Anzahl unterschiedlicher Spannlagen aus Gründen der Durchlaufzeit zeichneten den Weg in Richtung 5-achsiger Bearbeitungsmöglichkeiten vor. Während der Beschaffung des ersten derartigen Bearbeitungszentrums sind die verschiedenen, vorhandenen Spannsysteme einer eingehenden Analyse, unter Berücksichtigung der Anforderungen der neuen Bearbeitungszentren, unterzogen worden.

Die Wünsche nach einer allseitigen Zugänglichkeit der Werkstücke mit kurzen Werkzeugen einerseits und ein flexibler, kostengünstiger und schneller Wechsel zwischen Standardspannmitteln und Sondervorrichtungen andererseits standen dabei im Mittelpunkt. Dass diese Aufgaben im Maschinenvertrieb oft vernachlässigt worden sind, haben leider diverse Messebesuche gezeigt.

Optimiertes Spannkonzept für die Mehrseitenbearbeitung

Mit den Mini-Clamp-Spannern, kombiniert mit dem Quintus-Schnellwechselsystem von Hilma-Römheld, wurde eine speziell für die Anforderungen der Mehrseitenbearbeitung optimiertes Spannkonzept gefunden. In der mittlerweile gut ausgebauten Hilma-Spannmittel-Baureihe werden speziell für die Mehrseitenbearbeitung geeignete Spanner mit Backenbreiten von 40 bis 125 mm und Spannweiten von 50 bis 400 mm konzentriert. Typische Merkmale sind:- kompakte Bauweise mit voller Ausnutzung der Spannerlänge als Spannweite,- optimierte gestufte Gestaltung für optimalen Bearbeitungszugang bei kleinen und großen Werkstücken,- aufsetzbare Wechselbacken mit allen modernen Gestaltungsmöglichkeiten,- spänegeschützter, reibungsarmer mechanischer oder hydraulischer Spannantrieb,- integriertes Systembohrbild im Unterteil,- zentrisch oder gegen Festbacke spannend.Besonders die zentrische Spannfunktion der Mini-Clamp-Spanner ermöglicht die direkte Positionierung des Werkstücks in der Drehmitte des Rundtisches mit idealem allseitigem Werkstückzugang und führt zu einer Verringerung der Fehlermöglichkeiten bei der Erstellung des NC-Programms.

Außer diesem eigentlichen Spannmittel stellt auch dessen optimale Platzierung im Arbeitsraum einen wesentlichen Aspekt dar (Bild 2). Dazu ist es notwendig, das Spannmittel so weit über dem Maschinentisch zu positionieren, dass dieser kollisionsfrei mit der Maschinenspindel überfahren werden kann. Der notwendige Adapterblock wird mit einem integrierten Schnellwechselsystem auch zur Aufnahme weiterer Spannmittel genutzt. Das von Hilma-Römheld entwickelte Spannsystem Quintus ist mit ein, zwei oder drei mechanischen Spannschlössern ausgerüstet. Diese einfachen und rein mechanischen Elemente bestehen aus Spindel mit Rechts-Links-Gewinde und zwei Keilkolben und lösen beziehungsweise verriegeln mit weniger als zwei Umdrehungen einen Einzugsbolzen. Die Systeme sind derzeit in zwei Baugrößen mit jeweils 12 oder 20 kN Einzugskraft lieferbar.

In Bild 3 ist der Aufbau eines Quintus-Schnellspannblocks mit einem integrierten Spannschloss dargestellt. Bei nur einem Spannschloss erfolgt die Positionierung der aufgesetzten Vorrichtung über den Voll- und Schwertbolzen. Ab zwei Spannschlössern kann das Positionieren der Vorrichtung über die Einzugsbolzen erfolgen. Trotz oder auch wegen des einfachen Aufbaus ohne externe Energiezuführung lassen sich, bei der notwendigen, begrenzten Anzahl von Betätigungsstellen, problemlos Umrüstzeiten unter einer Minute erreichen. Die Einzugsbolzen können in einfacher Weise auch an vorhandenen Spannmitteln nachgerüstet werden.

Bild 4 zeigt ein Beispiel einer Sonderspannvorrichtung. Schnellspannblöcke für verschiedene Maschinentische Technisch werden Spanner bis zur Backenbreite von 80 mm in der Regel mit Quintus-Blöcken mit einem Spannschloss, Spanner mit 100 mm Backenbreite mit zwei und bei Backenbreite 125 mm mit drei Spannschlössern mit jeweils 20 kN Einzugskraft gespannt. Die Quintus-Schnellspannblöcke sind durch einen Mittenbolzen sowie verschiedene Bohrbilder und Richtnuten zum Einsatz auf verschiedene Maschinentische vorbereitet und einfach montierbar.

Bild 5 zeigt die Anwendung eines Schnellspannblockes mit einem Spannschloss zur Aufnahme von Hilma-Kompaktspannern mit 80 mm Backenbreite (Kompaktspanner mit 60 mm Backenbreite sind verfügbar).Der Anwendungsbereich dieser Schnellwechseltechnik ist bei einfachen Aufgabenstellungen zu sehen, bei denen die interne Medienzuführung oder eine externe Ankupplung zum Lösen hydromechanischer Nullpunktspanner nicht gegeben oder aufwendig ist. Das Aufmacherbild zeigt ein Konzept für ein Bearbeitungszentrum, das durch einfache und schnelle Umbaumöglichkeiten auf einer modularen Anordnung von Schnellwechselplatten Umrüstmöglichkeiten für Spanner mit Backenbreite 125 mm bietet.

Je nach Notwendigkeit ist der Wechsel der Bearbeitung von Werkstücken im Kubus mit 400 mm Kantenlänge mit zwei Zentrierspannstöcken zu Kleinteilen im Bereich 80 mm mit einem Einfachspannstock schnell, kostengünstig und sicher möglich. Außer den Lösungen für vertikale Bearbeitungszentren sind in gleicher Weise auch Anwendungen von Spanntürmen auf Horizontal-Bearbeitungszentren realisiert.In der Nutzung intelligenter Fertigungskonzepte liegt ein wesentliches Kosteneinsparpotenzial. Außer dem Positionieren, Spannen und Stützen des Werkstücks sind innerhalb eines Spannkonzepts unter anderem durch geeignete Maßnahmen Rüstzeitoptimierungen beim Wechsel des Fertigungsloses zu erreichen, mehrseitige Werkstückbearbeitung zu möglich oder Überwachungsfunktionen zu realisierbar.

Moderne Spanntechnik erzeugt Mehrwert in Produktionsprozessen, weil Produktivität und gleich bleibende Fertigungsqualität gefördert werden. Die ständige Weiterentwicklung der Elemente und deren Anpassung an aktuelle Fertigungsaufgaben sichern eine hohe technische Zuverlässigkeit.Bilder: Hilma-Römheld