Zwei 5-Achsen-Spanneinheiten "grepos-5X" auf "gredoc-NRS" 400 x 400 mm
Werkstückspanntechnik – der unterschätzte Produktivitätsfaktor

Im Kreislauf zwischen Werkzeugmaschine, Werkstückspanntechnik und Prozessperipherie gibt es manches ungenützte Optimierungspotenzial.

Modulare und anwendungsflexibel einzusetzende Werkstückspanntechnik sorgt durch Senkung von Rüst- und Handlingzeiten für höhere Maschinenlaufzeiten und damit für mehr Produktivität und Wirtschaftlichkeit. 

JÖRG OSKAR MAIER, AADORF 

 

Die mechanische Fertigung durch Zerspanen ist seit einiger Zeit im Strukturwandel begriffen. Bestimmte früher eher die Serienfertigung die Auftragsabläufe, so geht es heute mehr um die Fertigung von Einzelteilen und kleinen bis mittleren Serien oder Chargen. Großen Anteil daran hat die durch individuelle Marketing- und Kundenwünsche bedingte Variantenvielfalt. Genau genommen sind die am Ende zu fertigenden Gesamtstückzahlen nach wie vor hoch. Jedoch erfordert die besagte Produkt- und Variantenvielfalt andere Produktions- Strategien, weil sich die Aufträge in kleine Einheiten, die wiederum durch unterschiedliche Werkstücke und differenzierten Bearbeitungsaufwand gekennzeichnet sind, splitten. Für moderne CNC-Bearbeitungszentren in 3- bis 5-achsiger Ausführung, die für eine weitgehende Komplett- und/oder Simultanbearbeitung in einer bis wenigen Aufspannungen zudem mit mehr oder weniger umfangreichen Werkzeugmagazinen ausgestattet sind, stellen diese Ansprüche keine besondere Herausforderung mehr dar. Für die Werkstückspannung dagegen schon. Denn zum einen gilt es jedes Einzel- oder Serien-Werkstück sowohl anforderungsgerecht, sprich: prozesssicher und reproduzierbar exakt zu spannen, als auch eine einfache Handhabung der Werkstücke wie der Spanntechnik sicherzustellen. Hier nun ist bis heute ein Phänomen, um nicht zu sagen ein gewisser Anachronismus festzustellen. Denn dem Investment in die Maschinentechnik folgt nicht zwangsläufig auch eines in die Werkzeug- sowie vor allem in die Werkstück-Spanntechnik. Viele Anwender legen das Augenmerk auf hohe Dynamik und schnelle Werkzeugwechsel, widmen jedoch der Auswahl des richtigen Werkzeugs und eben der Auslegung und dem Aufbau der Werkstück-Spanntechnik viel zu wenig Aufmerksamkeit. Was aber bringt es in der Praxis, wenn durch hohe Dynamik und sekundenschnellen Werkzeugwechsel die unproduktiven Nebenzeiten minimiert werden, während die Maschine im Gegenzug längere Zeit buchstäblich stillsteht, weil sich zum einen der Werkstückwechsel und andererseits das Umrüsten des Werkstückspannsystems in die Länge ziehen?

 

Sinneswandel erforderlich


Hier gilt es grundsätzlich einen Sinneswandel herbeizuführen, in dem der Prozess und das dafür erforderliche Equipment gesamthaft betrachtet werden. Seriösen, weil unabhängigen Untersuchungen zufolge sind allein durch optimales Werkstück-Handling beim Spannen und flexiblen Umrüsten der Spanntechnik bis zu 30 % mehr an Produktivität zu gewinnen. Das Investment dafür rechnet sich schnell und sicher, denn der Schlüssel für mehr Effizienz in der zerspanenden Fertigung liegt außer bei der Maschine und den passenden Werkzeugen vor allen Dingen in einer modular konzipierten, individuell und flexibel ausrüst- sowie im Idealfall universell nutzbaren Werkstückspannung. Entscheidend dabei ist eine konsequente System-Durchgängigkeit, um aus einem Spanntechnik-Baukasten die jeweils geeigneten Komponenten/Module entnehmen und daraus individuell-flexible Spanntechnik- Lösungen konfigurieren zu können.


Ein sehr gutes, strikt an der täglichen Industriepraxis orientiertes Beispiel stellt das Werkstückspanntechnik-Programm der Gressel AG dar. Ausgehend von langjährigen Erfahrungen in der Entwicklung und Herstellung von Werkstückspanntechnik, von Werkbank-Schraubstöcken über Maschinen- Spannstöcke bis hin zum automatisierten Werkstückhandling, bietet die Schweizer Unternehmung heute ein breites Programm kompatibler Spanneinheiten für jeden denkbaren Anwendungsfall. Basis des Spannsystem- Baukastens ist das mechanische Nullpunkt- Raster-System „gredoc NRS“, eine in verschiedenen Ausführungen erhältliche Standard-Multifunktions-Grundplatte. Diese erlaubt es, die Vorzüge und einfache Bedienung eines mechanischen Nullpunkt- Spannsystems mit der Vielzahl an Befestigungsmöglichkeiten herkömmlicher Rasterplatten zu kombinieren. So sind zusätzliche Befestigungen, Anschläge, Abstützungen oder auch Sonderspannmittel, die nicht in das Nullpunktraster passen, problemlos über integrierte M12-Passbohrungen zu montieren. Ist die Multifunktions-Grundplatte auf dem Maschinentisch oder auf Maschinenpaletten installiert, stellt sich die Frage der Ermittlung des jeweiligen Nullpunkts fortan nicht mehr. Denn die Multifunktions-Grundplatte fixiert Schraubstöcke und Spanntürme oder auch anderweitige Standard-/Sonder-Spannmittel (5-Achsen-Spanner, Kleinteile-Spanner, Mehrfach-Spanner), die zuvor für die Aufnahme vorbereitet wurden bzw. ausgerüstet sind. Damit ist die einmal ermittelte Nullpunkt-Position in jedem (Wiederhol-) Fall gegeben.

 

Keine Hydraulik, keine Speicher, keine Anschlüsse


Bezüglich der Anwendungs- und Nutzungs-Flexibilität setzt „gredoc NRS“ aktuell Maßstäbe, weil z. B. schon der Grundplatten-Typ 400 x 400 im Raster sechs „gredoc-Module“ integriert hat und durch diese Sechsfach-Anordnung die Spannmittel wahlweise links und rechts oder auch nur mittig aufzuspannen sind. Die Nullpunkt- Wiederholgenauigkeit des mechanischen, hoch präzisen Systems beträgt <0,01 mm. Das Spannen/Entriegeln erfolgt rein mechanisch, demnach ist keine Hydraulik erforderlich. Darüber hinaus vereinfachen sich Konstruktion und Aufbau von Standard- und Sonderspannmitteln sowie Paletten, weil keine Speicher und Anschlüsse benötigt werden. Ein weiterer großer Vorteil ist die mit nur 30 mm sehr niedrige Bauhöhe, wodurch der oftmals begrenzte Z-Weg fast voll erhalten bleibt, was wiederum den Anwendungsbereich des Bearbeitungszentrums erweitert.


Wie schon angedeutet, nehmen die Multifunktions- Grundplatten „gredoc NRS“ zunächst alles an Spannmitteln auf. Das Aufsetzen gestaltet sich dabei ebenso einfach und sicher wie die Bedienung der in dem Fall sechs Module, die alle von vorne, also frontseitig, und damit sehr gut zugänglich sind. An Standard-Basis-Spannmitteln empfehlen sich wahlweise die aktuell in vier unterschiedlichen Bauformen (Doppelwinkel, Würfel, Dreieck und Kreuz/Achteck für 400er oder 500er Paletten) lieferbaren Gressel- Aufspanntürme oder auch die innovative „gredoc-Pyramide“. Hinsichtlich der Aufspanntürme ergeben sich aus 24 Standardplus sechs „gredoc-Varianten“ insgesamt bis zu 30 Grund-Konfigurationen. Individuell kombiniert mit den verschiedenen Gressel- Spannsystemen entstehen so optimale Spanneinheiten, die auf Fräsmaschinen, in Transferstraßen oder Bearbeitungszentren (3- bis 5-Achsen-Maschinen) einen enormen Produktivitäts-Push bewirken. Denn die unproduktiven Nebenzeiten reduzieren sich auf den Palettenwechsel und die rationell- autarke Mehr- bis Vielfach-Bearbeitung ist hochdynamisch durchzuführen.

 

Systematische Spanntechnik sorgt für Produktivitäts-Push


Eine pfiffige Spanntechnik- Lösung, die sehr viele Probleme bei der Werkzeug-Anstellung eliminiert, stellt die „gredoc-Pyramide“ dar. Konzipiert für Mehrfachspannungen auf 5-Achsen-CNC-Bearbeitungszentren, ist die Spanneinheit pyramidenförmig aufgebaut und bietet im kompakten Format auf kleiner Grundfläche fünf Aufspannflächen. Diese sind mit dem hier ebenfalls integrierten mechanischen Nullpunkt-Spannsystem „gredoc“ versehen, das wiederum alle Standard-Spannmittel von Gressel sowie Sonderspannmittel aufnimmt. Der niedrige Aufbau der Pyramide beeinträchtigt den Z-Achsen-Weg minimal und unterstützt so die Funktionalität bei der 5-Achsen-/5-Seiten-Komplett-/Simultan- Bearbeitung. Mit der optimalen Werkzeug- Anstellung verbinden sich mehr Prozesssicherheit (kürzere Werkzeuge) sowie weniger Werkzeug- und Aufspannwechsel (1. und 2. Seite bzw. Umspannen), was summiert zu längeren Spindellaufzeiten bzw. kürzeren Bearbeitungszeiten führt.

Zu den genannten Standard-Spanntechnik-Einrichtungen von Gressel kommen noch komplette hydraulische Spannlösungen, wie sie zur halb-/vollautomatischen Serienfertigung einfacherer bis komplexer Werkstücke erforderlich sind. Die Anwendungs-Ingenieure des Unternehmens analysieren dazu den Bedarf, konstruieren und projektieren die Spanntechnik, die dann in der eigenen Produktion gefertigt wird. Auf Wunsch folgen die Installation und die Inbetriebnahme, so dass der Kunde aus einer verantwortlichen Hand eine Komplettlösung erhält. Diese Spanntechnik- Systemlösungen basieren, wann immer möglich, weitgehend auf Standard-Komponenten aus dem Gressel-Lieferprogramm sowie auf Standard-/Sonder-, Grund- und Vorrichtungsplatten nach Kundenvorgaben. Die Verwendung der Standard- Produkte sorgt, neben einer schnelleren Realisierung, für echte Kostenvorteile, weil sich der Anteil an Vorrichtungs- und Sonderbau auf ein Minimum verringert. Außerdem verbinden sich mit den im Handling sehr einfachen hydraulischen Komplett-Spannsystemen kürzere Rüstzeiten, weil die Spanntechnik komplett auf einer Palette/Grundplatte aufgebaut und als ganze Einheit schnell zu wechseln ist.

www.gressel.ch

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Beitrag aus dima 4/2014:

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