Effizient positionieren,

Autor / Redakteur: Jürgen Förster / Bernhard Kuttkat

Bei der zerspanenden Bearbeitung von kubischen Werkstücken greifen aus Gründen der Zeit- und Kostenersparnis immer mehr Fertigungsbetriebe auf Spannelemente und Spannsysteme zurück,

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Eine flexible Werkstück-Spannvorrichtung, bestückt mit hydraulischen Niederzugspannelementen, links vorne mit der Ausführung „zentrisch“, rechts hinten mit der „außermittigen“ Ausführung, reduziert Rüstzeiten. Bild: AMF
Eine flexible Werkstück-Spannvorrichtung, bestückt mit hydraulischen Niederzugspannelementen, links vorne mit der Ausführung „zentrisch“, rechts hinten mit der „außermittigen“ Ausführung, reduziert Rüstzeiten. Bild: AMF
( Archiv: Vogel Business Media )

Bei der zerspanenden Bearbeitung von kubischen Werkstücken greifen aus Gründen der Zeit- und Kostenersparnis immer mehr Fertigungsbetriebe auf Spannelemente und Spannsysteme zurück, die „ohne Umwege“ eine 5-Seiten-Bearbeitung ermöglichen, zusätzliches Umrüsten auf extra Spannvorrichtungen soll also vermieden werden. Der Weg zum Erfolg: Nullpunktspannsysteme (Bilder 1 bis 4) und hydraulische Niederzugspannelemente (Bild 5). Beide Spannsysteme bieten einen hohen Grad an Automatisierungslösungen an.

Um die Rüst- und Stillstandzeiten bei immer weiter sinkenden Losgrößen nicht in unakzeptable Höhen schnellen zu lassen, werden bei der Bearbeitung von kubischen Werkstücken schon in deren Konstruktionsphase Möglichkeiten für eine Werkstück-Direktspannung berücksichtigt. In Zeiten, in denen die Werkzeugmaschinenhersteller Konzepte auf den Markt bringen, die einen Werkzeugwechsel und eine Zerspanung in Sekundenschnelle erlauben, wird auch eine effektive und schnelle Werkstückspannung immer wichtiger. Heute heißt es deshalb, - trotz Kleinserien und großer Produktvielfalt -, die Prozesskosten weiter zu senken. Somit muss es Herstellern von Spannwerkzeugen und -systemen gelingen, die Rüst- und Fertigungszeiten mit innovativen Spannsystemen und Spannelementen zu reduzieren und gleichzeitig den Automatisierungsgrad zu erhöhen.

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Um allen Anforderungen gerecht zu werden, haben sich schon einige Fertigungsbetriebe mit Erfolg an die Werkstück-Direktaufspannung gewagt. Eine Aufspannung also, die „ohne Umwege“ das Werkstück für eine Fünfseitenbearbeitung direkt auf dem Bearbeitungszentrum positioniert und aufspannt. Heute geschieht dies schon zum Beispiel im Formen,- Werkzeug- und Modellbau. Auch bei Gussteilen, die in Serie bearbeitet werden, kann die Werkstück-Direktaufspannung eine kostengünstige Lösung darstellen. Dort kann schon bei der Konstruktion der Teile darauf geachtet werden, die nötigen Aufnahmebohrungen in die Werkstücke zu integrieren. Im Fertigungsprozess werden die zu bearbeitenden Teile mit Spannnippeln versehen oder alternativ mit Bohrungen zur Aufnahme eines Spannzapfens. Ob AMF-Zero-Point-System oder die AMF-Niederzugspannelemente in zentrischer oder außermittiger Version - beide Spannsysteme werden mit großem Erfolg zur 5-Seiten-Bearbeitung von kubischen Teilen eingesetzt. Bei der Verwendung des Zero-Point Systems werden in die dafür vorgesehenen Bohrungen Spannnippel eingeschraubt, die wiederum in die Schnellspannzylinder eingeführt und gespannt werden.

Das Zero-Point-Systemspannt rein mechanisch

Beim Einsatz des AMF-Zero-Point- Systems haben die Anwender den großen Vorteil, dass sie in einem Arbeitsgang das Werkstück positionieren, fixieren und spannen können. Die Werkstückspannung erfolgt dabei rein mechanisch. Störende Leitungen im Maschinenraum während der Bearbeitung gehören somit der Vergangenheit an, außerdem sind die negativen Folgen von Leitungsleckagen (Druckverlust am Spannelement) ausgeschlossen. Angeboten wird das Zero-Point-System in vier Baugrößen mit einer Haltekraft von 13 000 bis 105 000 N und einer Einzugskraft von 5000 bis 40 000 N. Durch die Vielzahl der Baugrößen werden unterschiedlichste Anforderungen wie auftretende Bearbeitungskräfte, Größe und Material der Werkstücke sowie Möglichkeiten zum Einbringen der Aufnahmebohrungen optimal abgedeckt. Durch den großen Fangeinzug und das völlig verkantungsfreie Ein- und Ausfahren über die eigene Auflagekante können Werkstücke problemlos in die Spannstationen ein- und ausgeführt werden. Findet die Werkstückbearbeitung an mehreren Maschinen statt oder sind Messungen an Messmaschinen erforderlich, so bietet das Zero-Point-System eine Wiederholgenauigkeit unter 5 µm. Durch die seitliche Medienzuführung, die zum Öffnen der Module notwendig ist, werden geringere Einbautiefen sowie Durchführungen durch das Modul gewährleistet. Ein Sicherheitssystem, das auch beim Versagen der Dichtungen ein Öffnen der Module erlaubt, bietet den Vorteil eines prozesssicheren Produktes. In Zeiten, in denen die Trockenbearbeitung immer mehr an Bedeutung gewinnt und die eingesetzten Bohremulsionen wegen verschärfter Umweltauflagen mit immer weniger Korrosionsschutzmittel versehen sind, bietet das durchgängig rostfreie AMF-Zero-Point-System aus hochlegiertem, gehärtetem Werkzeugstahl ein völlig korrosionsfreies Produkt an. AMF arbeitet stetig an der Erweiterung dieses Spannsystems.

Um eine Werkstück-Direktaufspannung auch in automatisierten Fertigungsabläufen zu ermöglichen, können umfangreiche Automatisierungslösungen optional eingeplant werden. Dafür bieten sich an: Mediendurchführung, hydraulische, pneumatische oder elektrische Abfrage, Ab- und Ausblasung, Mittenverschluss gegen Verschmutzungen, horizontales Spannmodul bei vertikaler Anordnung, Auflagekontrolle durch Sperrluft sowie Inselauflagen.

Niederzugspannelementein zwei Ausführungen

Bei Anwendungsfällen, in denen sich das Einschrauben der Spannnippel nicht realisieren läßt, kommt ein hydraulisches AMF-Niederzugspannelement zum Einsatz. Diese Niederzugspannelemente werden in zentrischer und außermittiger Version angeboten und können über Spannbohrungen mit sehr geringer Tiefe an der Werkstückunterseite positioniert werden. Die Zugbolzen des Niederzugspannelementes, die in die Bohrungen eingreifen, haben an der Koppelstelle zur Spannhülse die Form einer vierseitigen Pyramide. Werden nun die Niederzugspannelemente hydraulisch beaufschlagt, so wird die vierseitige Pyramide durch den Zugbolzen an die Wandung der Bohrungen gedrückt. Durch die Verzahnung der Spannhülsensegmente findet je nach Härte des Werkstückes ein Formschluss statt. Ebenso wird das Werkstück durch den Niederzugeffekt immer an die Auflagefläche der Niederzugspannelemente herangezogen. Die genaue Positionierung des Werkstückes kann bei diesem System über separate Positionierstifte erfolgen. Für den Einsatz in der Automatisierung können die hydraulischen Niederzugspannelemente mit einer Sperrluft-Abfrage genutzt werden. Ebenso kann optional eine Ausblasung angebracht werden. MM

Jürgen Förster ist Verkaufsleiter Industrie der AMF Andreas Maier GmbH & Co. KG in 70734 Fellbach, Tel. (07 11) 57 66-0, foerster@amf.de

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