Spannend und individuell

Spezial

Spanntechnik – Als Komponenten in Maschinen und Anlagen sind Spannelemente in vielen Fällen unverzichtbar. Wenn Standardlösungen nicht weiterhelfen, ist die Zeit für Sonderspannbacken als Individuelle Problemlöser gekommen.

17. Juni 2015

Mit-Hilfe leistungsfähiger Spannmittel und standardisierter Spannbacken lässt sich ein breites Spektrum der Werkstückspannung abdecken. Und doch gibt es Anwendungen, die mit Katalogprodukten nicht zu bewerkstelligen sind. Vor allem in der Verzahnungsbearbeitung, bei Pumpen-, Ventil-, Gehäuse- und Gussteilen, bei Armaturen sowie bei Schneidrohlingen gelten Sonderbacken als Geheimtipp und effektive Problemlöser.

Für knifflige Aufgaben

Angesichts ausgereifter Drehfutter, leistungsdichter Spannblöcke und aufwendig konstruierter Vorrichtungen scheinen die technologischen Möglichkeiten von Spannbacken auf den ersten Blick eher begrenzt. Tatsächlich aber stecken in der unmittelbaren Schnittstelle zum Werkstück große Potenziale: Jenseits konventioneller harter und weicher Aufsatzbacken hat sich ein breites Spektrum individueller Lösungen für knifflige Spannaufgaben etabliert.

Einer der bekanntesten Spezialisten für dieses Thema ist Schunk aus Lauffen. Über 60.000 anwendungsspezifische Spannbacken-Lösungen hat das Unternehmen bis heute umgesetzt.

Ein interessantes Anwendungsfeld dabei sind dünnwandige Werkstücke. Sollen diese reibungslos bearbeitet werden, stoßen herkömmliche Standardkrallenbacken in der ersten Aufspannung schnell an Grenzen. Vor allem bei Gussteilen erweisen sich die Formtoleranzen und die Deformationsempfindlichkeit der Rohteile als Herausforderung. Individuelle Lösungen speziell dafür entwickelt Schunk immer wieder zur Rohteilspannung. Diese vereinen eine hohe Drehmomentübertragung mit ausgleichenden Eigenschaften. Sie gewährleisten einen Formschluss zwischen Rohteil und Spannmittel, hohe Haltekräfte und eine deformationsarme Spannung. Bei Bedarf schaffen sie zudem die Voraussetzungen für eine automatisierte Beladung.

Um Deformationen zu verhindern und die prozesssichere Bearbeitung von Gussteilen zu gewährleisten, ist zum Beispiel das Sechsbacken-Pendelausgleichsfutter Schunk Rota NCR als Sonderlösung mit axial pendelnden Krallenbacken ausgestattet worden. Das modifizierte System lässt sich automatisiert beladen und gewährleistet bei dünnwandigen Werkstücken eine maximale Deformation von 0,03 Millimetern.

Praxisbeispiele zeigen, dass Anwender mit derartigen Lösungen einen doppelten Effizienzeffekt erzielen: Aufgrund der radialen Pendelung des Drehfutters und der axialen Pendelung der Sonderbacken wird der Ausschuss massiv reduziert. Zudem kann die Anzahl der Prüfzyklen deutlich zurückgefahren werden.

Keine Deformationen

Anspruchsvoll sind auch Spannaufgaben zur Finish-Bearbeitung, bei denen sowohl Deformationen als auch Beschädigungen der Werkstückoberfläche zu verhindern sind. Schunk verwendet hier weiche Spanneinsätze als wirkungsvolle anwendungsspezifische Sonderlösung.

Sie schonen die Oberfläche, gewährleisten eine maximale Rundlauf- und Wiederholgenauigkeit und ermöglichen eine automatisierte Beladung rund um die Uhr.

Bei der Bearbeitung kleiner Bauteile mit einem Durchmesser von wenigen Millimetern und geringen Einspanntiefen wiederum bietet sich ein aktiver Niederzug an. Solche Niederzug-Einsätze ziehen das Werkstück aktiv gegen einen axialen Anschlag, sorgen für eine übergreifende Spannung und verhindern so, dass das Werkstück bei der Bearbeitung herausgehebelt wird.

Bei dünnwandigen und verformungsgefährdeten Werkstücken wie Ringen oder Gehäusen sind Spannlösungen erforderlich, die die Bauteile sicher fixieren, ohne dass es zu Deformationen kommt.

In diesem Zusammenhang haben sich laut Schunk ihre Quentes-Spezialbacken aus glasfaserverstärktem Kunststoff bewährt. Bei diesen Komponenten sorgt ein hoher Reibwert von 0,3 bis 0,4 in Verbindung mit einem großen Umschlingungswinkel, dass auch bei geringen Spannkräften hohe Bearbeitungskräfte übertragen werden können.

Die Stützstruktur der Aluminium-Trägerbacken sorgt bei der Bearbeitung für die nötige Stabilität. Aufgrund des geringen Gewichts entstehen während der Drehoperationen nur geringe Backenfliehkräfte. Daher sind Kunststoffbacken auch für hohe Bearbeitungsdrehzahlen bis 6.000 Umdrehungen pro Minute geeignet. Selbst auf geschliffenen oder oberflächenbehandelten Teilen bilden sich dabei keinerlei Spannmarken. Wechselbare Spanneinsätze machen die Lösungen auch unter Kostenaspekten attraktiv.

Pendelbacken minimieren Deformationen, indem die Spannkräfte auf mehrere Spannpunkte verteilt werden. Bei identischer Spannkraft und einer Verdoppelung der Spannpunkte steigt die erzielbare Rundheitsgenauigkeit rechnerisch um den Faktor 17. Wird beispielsweise ein 50 Millimeter langer Rohrabschnitt aus Aluminium mit einem Außendurchmesser von 60 und einem Innendurchmesser von 50 Millimeter mit einer Spannkraft von 100 Kilonewton in einem herkömmlichen Dreibackenfutter gespannt, so beträgt die rechnerische Deformation 0,497 Millimeter. Bei Spannung über ein Sechspunkt-Pendel verbessert sich der Wert auf nur noch 0,029 Millimeter.

Optimale Passform

Die einzelnen Anlagepunkte sind gleichmäßig im Winkel von jeweils 60 Grad am Außen- beziehungsweise Innendurchmesser verteilt und beweglich gelagert. Aufgrund der Pendelung passen sich die Backen dem Werkstück optimal an und gleichen Formtoleranzen aus. Pendelbacken von Schunk lassen sich zur Fertigbearbeitung oder zum Spannen vorgedrehter Flächen feststellen. Sie sind zudem möglichst leicht, um höhere Drehzahlen zu ermöglichen.

Anhand von Berechnungsprogrammen lässt sich ermitteln, welche Pendelung erforderlich ist, um vorgegebene Rundheitstoleranzen einzuhalten. So beträgt die rechnerische Deformation des Werkstücks aus dem genannten Beispiel mit einer 12-Punkt-Pendelung nur noch 0,002 Millimeter. Für die geforderte Präzision bei langen, konischen Bauteilen muss der Anwender sogar manchmal eine 24-Punkt-Pendelung einsetzen.

Das Werkstück wird dann auf zwei Ebenen an jeweils 12 Punkten radial pendelnd gespannt. Beide Spannebenen sind axial pendelnd angeordnet, sodass alle Spannpunkte am Werkstück anliegen und Formfehler des Bauteils ausgeglichen werden. mk

Auf einen Blick

- Schunk entwickelt Sonderbackenlösungen mit 12-Punkt- oder 24-Punkt-Pendelung, Pendelbacken mit Spanneinsätzen aus Kunststoff, Kombi-nationen aus pendelnden und festen Backen oder individuell konstruierte Sonderbacken.

- Die Spanntechnikexperten aus Lauffen finden für 98 Prozent aller Anfragen eine adäquate Lösung.

- Im Durchschnitt vergehen ab Auftragsvergabe gerade einmal 20 Arbeitstage bis zur Lieferung.

Erschienen in Ausgabe: 05/2015