Spanntechnik

Daniel Schilling,

Komplexe Werkstücke mit Nullpunkt spannen

Wenn immer mehr Funktionalitäten in herzustellende Werk­zeuge, Baugruppen oder Bauteile wandern, steigen die Herausforderungen für die Zerspanung immer mehr. Weil Geometrien und Konturen der zu zerspanenden Werkstücke immer komplexer werden, erhöht das auch die Heraus­forderungen an die Spanntechnik.

Modulare AMF Nullpunktspannsysteme spannen Werkstücke mit komplexer Geometrie in unterschiedlichen Spannhöhen direkt auf Palette. © AMF

Für eine kollisionsfreie Zerspanung bei der Herstellung der Bauteile muss die Werkstückspanntechnik immer flexibler sein, damit mit ei­ner möglichst automatisierten Fünfseiten-Bearbeitung die Kosten in der Fertigung nicht davonlaufen.

Das gilt für die unterschiedlichsten Branchen und Bereiche. Das größte Potenzial zur Kosteneinsparung und Produktivitätssteigerung steckt dabei in den Rüstzeiten. Sie zu reduzieren kann die Maschinenlaufzeiten und damit die Produktion regelrecht beflügeln.

Mit modularem Nullpunktspannsystem jeden Punkt erreichen

Als ein Pionier der Nullpunktspanntechnik hat AMF seine Systeme konsequent und durchdacht modularisiert, so dass sie sich den gestiegenen Anforderungen der komplexen Geometrien mühelos anpassen. Ein modularer Baukasten an Elementen aus vier Kategorien stellt sich dabei jeder Herausforderung.

Das Baukastensystem besteht aus Basiselementen, Fußelementen, Zwischenelementen und Aufbauelementen. So lassen sich unterschiedliche Höhen, unebene Freiformflächen und komplexe Geometrien direkt, sicher und stabil erreichen und mittels Direkt­spannung für eine kollisionsfreie Fünfseiten-Zerspanung fixieren.

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Für die Spannbolzen zur Direktspannung werden die dazu notwendi­gen Bohrungen direkt ins Rohteil eingebracht. Hierbei ist die Visualisierung im 3D-Modell im Vorfeld eine große Hilfe. So können eventuelle Störkonturen für die Fünfseiten-Bearbeitung frühzeitig erkannt werden. Konstrukteure planen die Buchsen so, dass keine Kollisionsgefahr besteht.

Maschinenlaufzeit um 75 Prozent erhöht

So hat beispielsweise ein Werkzeug- und Formenbauer ein Fünf-Achs-Bearbeitungszentrum mit einem Palettenrundspeichersystem mit 13 Paletten ausgerüstet. Die Werkstücke werden auf den Palet­ten direkt gespannt. Die Spannbolzen mit Fangschrauben in den gehärteten Buchsen der Aufspannpaletten nehmen die Spannbolzen der Aufbau- und Zwischenelemente auf. Die gibt es von 20 bis 100 Millimeter.

Mit definiertem Rasterabstand bieten Paletten größtmög­liche Flexibilität bei der Positionierung der Elemente. Zuletzt ist oben ein Nullpunktspannmodul K10 positioniert, das die im Werkstück verschraubten M8- oder M10-Spannbolzen mit 10 kN einzieht und verschließt und mit 25 kN Kraft hält.

Häufig werden Bauteile zunächst geschruppt und anschließend meist gehärtet. Nach dem Schlichten und weiteren Prozessen wie Bohren oder Gewinden muss häufig auch erodiert werden. Bei allen diesen Prozessschritten bringt die modulare Nullpunktspanntechnik von AMF echte Zeitvorteile, denn der einmal eingemessene Nullpunkt kann maschinenübergreifend für alle weiteren Maschinen und Prozesse mitgenommen werden.

So hat das Unternehmen mithilfe der AMF-Technik die Rüstzeiten drastisch gesenkt und die Maschinenlaufzeiten um anfangs nicht vorstellbare 75 Prozent von 80 auf 140 Stunden gesteigert. Bei entsprechender Planung wird an Wochenenden auch mannarm gefertigt.

Umgerechnet auf Maschi­nenstundenpreise sinken die jährlichen Kosten durch die einge­sparten Rüstzeiten um nahezu 50.000 Euro je Maschine und Schicht. Insgesamt hat der Kunde das modulare Nullpunktspannsystem von AMF auf 22 Maschinen im Einsatz. Inzwischen ist diese in den deutschen Standorten bewährte AMF-Spanntechnik sogar beim Tochterunternehmen in China eingeführt.

Weniger Vibrationen führen zu besserer Oberflächengüte

Was in dem geschilderten Fall so beeindruckt, lässt sich auch in anderen Anwendungen realisieren. Typische Einsatzbereiche in de­nen sich die handfesten Vorteile moderner Spanntechnik zeigen, sind, neben der Werkstückdirektspannung, Vorrichtungswechsel bei Klein-, Mittel- und Großserien, Schraubstock- und Backenfutter­wechsel, Adaption eines Teilapparates oder die Aufrüstung einer 3- , 4- und 5-Achs-Maschine.

Neben enormer Zeitersparnis zeigt sich in der Bearbeitung häufig ein zusätzlicher Vorteil: Sind die komplexen Werkstücke mit AMF-Nullpunktspannsystemen schnell und stabil gespannt, gibt es bei der Bearbeitung weniger Vibrationen. Das führt zu einer besseren Oberflächengüte, was Prozesszeiten verkürzt oder nachfolgende Prozesse ganz überflüssig macht. Aber das wäre Thema eines weiteren Vortrags.

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