Sechs Richtige für die Fertigung

Ein Spann-Baukasten der Sonderklasse

Spannmittel sind die Achillesferse jeder Werkzeugmaschine. Nicht zuletzt hier entscheidet sich, zu welchen Stückkosten und in welcher Qualität das Teil aus dem Maschinengehäuse kommt. Es lohnt sich daher, die Innovationen der verschiedenen Hersteller im Auge zu behalten, um seine Produkte weiterhin zu wettbewerbsfähigen Konditionen anpreisen zu können. Mehrere Blicke zu Hainbuch lohnen daher ganz besonders, wie alleine schon das Baukastensystem dieses Spannmittel-Unternehmens demonstriert.

Geht es um den Kauf von Werkzeugmaschinen, werden viele Prospekte gewälzt, Messen und befreundete Unternehmen besucht und lange Vergleichslisten erstellt, um die optimale Maschine für den anvisierten Zweck zu ermitteln. Nicht selten steht dann eine sechsstellige Summe im Raum die man bereit ist, für das Objekt der Begierde auszugeben. Das zugehörige Spannmittel erfährt oft keine derartige Hingabe und Sorgfalt in der Entscheidungsfindung.

Hier werden in der Regel Kompromisse gemacht, damit man nicht außerhalb des genehmigten Budgets für das Gesamtpaket ›Maschine plus Zubehör‹ landet.Sehr häufig versucht man ein Spannmittel anzuschaffen, das möglichst „für immer“ auf der Maschine bleiben soll. Zielobjekt ist daher ein Dreibackenfutter mit möglichst großem Spannbereich, das alle je vorkommenden Teile dieser Maschine abdecken soll. Wer ein wenig flexibler sein muss, ordert noch ein Vierbackenfutter unter dem gleichen Vorzeichen.

Selbst dann, wenn Spannzangen noch mitbestellt werden, kommt in der Regel Technik zum Einsatz, die schon ein wenig angestaubt ist und das Potenzial heutiger Werkzeugmaschinen bei Weitem nicht ausreizt.

Die neue Art des Spannens

Wie es sehr viel besser geht, zeigt das Unternehmen Hainbuch mit Systemen, die rund um eine selbst-zentrierende Schnittstelle aufgebaut sind. Von kleinen Spannköpfen über den Spanndorn bis zum Backenfutter wird alles geboten, was das Zerspanerherz begehrt. Dabei basiert das System nicht auf der altbekannten Art zu spannen. Hainbuch hat sich hier sehr viel Innovativeres einfallen lassen. Diese neue Art zu spannen, ist derart revolutionär, dass es sich lohnt, intensiv begutachtet zu werden.

Beim Spannen nach Hainbuch-Art kommen keine Generalisten zum Einsatz, die „alles ein bisschen“ können. Vielmehr kommt stets ein Spezialist in die Arbeitsspindel, der zum Werkstück passt und die Maschinenleistung zu nutzen versteht. Eine flexibel anpassbare Spanntechnologie sorgt dafür, dass das Umrüsten auf einen neuen Auftrag in kürzester Zeit, verbunden mit hoher Genauigkeit und einfacher Handhabung, stattfindet.
Das Baukastensystem von Hainbuch ist rund um ein Spannfuttersystem aufgebaut, die spezielle Spannzangen – sogenannte Spannköpfe – aufnehmen können. Diese sind sehr präzise, schnell und einfach umrüstbar und erlauben hohe Drehzahlen. Sehr vorteilhaft dabei: Die Spannkraft ist über den gesamten möglichen Drehzahlbereich sehr konstant.

Wird mehr Flexibilität bei der Werkstückspannung benötigt, dann können auf diesen Spannfuttern an Stelle der Spannköpfe auch Adaptionen verwendet werden. Dazu stehen zum Beispiel Spanndorne vom Typ ›Mando Adapt‹ für Innenspannungen oder Backenmodule für Außenspannungen zur Verfügung. Das Basis-Spannfutter bleibt in allen Fällen immer auf der Maschinenspindel montiert – es werden nur Spannköpfe ausgetauscht oder Adaptionsspannmittel montiert. Mit der Centrotex-Schnittstelle gibt es jedoch auch die Möglichkeit, ganze Spannfutter schnell und einfach auszuwechseln.

Eine Schnellwechsel-Schnittstelle nach Hainbuch funktioniert vom Prinzip her so: Eine Maschine wird mit einem Maschinenadapter und einer Zugrohranbindung ausgerüstet. Dies könnte man mit einer Steckdose im Haushalt vergleichen. Jedes Spannmittel, das auf dieser Maschine eingesetzt werden soll, wird mit dem passenden Spannmitteladapter (=“Stecker“) versehen. Die Schnittstellen sind einfach zu bedienen und zentrieren sich selbst.Je nach Größe der benötigten Spannmittel bietet Hainbuch passende Schnittstellen an: Zum Beispiel die Centrotex-Schnittstelle für schwere Spannmittel, ›Centrotex V‹ kommt bei vertikalen Spindeln zum Einsatz und ›Captex‹ wird gewählt, wenn die Spannmittel noch per Hand getauscht werden können.

Das Prinzip ist bei allen Schnellwechsel-Schnittstellen dasselbe: Steckdose plus Stecker. Ist so ein System bereits im Einsatz und es wird eine weitere Maschine beschafft, muss diese nur mit der passenden Steckdose versehen sein, um sofort alle Spannmittel einsetzen zu können, die bereits zur Verfügung stehen. Auch Handhabungshilfen, etwa eine spezielle Aufhängung für einen Kran, werden von Hainbuch angeboten und empfohlen.

Ausgreift und rüstzeitstark

Alleine schon der Sachverhalt, dass dieses System die Rüstzeit drastisch reduziert, erlaubt plötzlich eine völlig andere Organisation der Auftragsverarbeitung. Ohne Rüst-Flexibilität werden in der Regel die Aufträge nicht nach deren Eingang bearbeitet, sondern danach, ob diese mit dem gerade auf der Maschine befindlichen Spannmittel zu bearbeiten sind. Dies ist verständlich, da das Umrüsten der Maschine auf das neue Spannmittel in der Regel sehr zeitaufwendig ist. Die Folge sind lange Durchlaufzeiten. Dies bedeutet, dass Kunden nicht selten unnötig lange auf ihre Teile warten müssen und darüber hinaus sich die Lagerbestände an Fertigteilen durch die mangelhafte Rüst-Flexibilität erhöhen.

Eine hohe Rüst-Flexibilität durch das Zusammenwirken des Centrotex Schnellwechsel- sowie des Baukastensystems erlaubt auch „Schnellschüsse“, ohne grimmige Blicke des Maschinenbedieners auszulösen. Im Gegenteil, er wird künftig wohl eher mit noch viel mehr Elan seiner Tätigkeit nachgehen, da der einfach ablaufende, schnellere und präzisere Rüstvorgang eine langweilige Routine angenehm unterbrechen kann. Doch nicht nur die Wechselzeiten sondern auch die wesentlich höheren Spannkräfte der Spannköpfe im Vergleich zu Spannzangen sorgen für zustimmendes Nicken unter Fachkräften.

Konventionelle Spannzangen müssen sich verbiegen, um zu spannen. Entspricht das zu spannende Teil nicht genau dem Nenndurchmesser der Spannzange, greift, ähnlich einer Beißzange, nur der fordere Teil der Spannzange das Rohteil, was sich natürlich in der Haltekraft niederschlägt.

Spannköpfe hingegen bestehen aus vulkanisierten Stahlsegmenten. Hier übernimmt der Gummi das Verformen. Die Spannbohrung verengt sich beim Spannen parallel. Auf diese Weise wird das Werkstück auf der gesamten Spannlänge geführt und gehalten. Das verhindert das „Kneifen“, was der Prozesssicherheit und Präzision entgegenkommt. Davon konnte sich ein zufriedener Anwender der Toplus-Spannköpfe in eckiger Außengeometrie bereits überzeugen. Dieser kommt aus der Werkzeugbranche und hat früher seine Aufnahmen für die Wendeschneidplatten mit einem runden Spannkopf gespannt und das Material mit etwa 150 Millimeter Ausspannlänge fliegend gedreht und gefräst. Dabei waren immer wieder Rattermarken zu beklagen. Seitdem das Unternehmen die Spannfutter ›Toplus‹ einsetzt, sind diese Probleme Vergangenheit.

Doch das ist noch lange nicht alles. Dank seiner Konstruktion, zu der auch Schmiernuten gehören, kann ein Toplus-Spannkopf mit wesentlich geringerer Kraft eingezogen werden. Die geringeren Reibungsverluste kommen wiederum der eigentlichen Haltekraft für das Werkstück zugute, die um rund 25 Prozent steigt. Wird ohne Fett beispielsweise eine Spannkraft von 78 kN erzeugt, steigt dieser Wert auf 111 kN, wenn sich Fett zwischen Spannkopf und Spannfutter befindet.

Die Sechskantform der Aufnahme schließlich verhindert, dass der Spannkopf im Fall großer Zerspanungskräfte durchdrehen kann. Ein wesentlicher Faktor für Zerspaner, die künftig mit Spannköpfen das tun möchten, was sie heute mit Backenfuttern machen.Die Spannköpfe, die es in 0,5 Millimeter Abstufung gibt, lassen sich von vorne mit einer speziellen Wechselvorrichtung sehr leicht in den Grundkörper einwechseln. Beinahe ebenso einfach ist das Backenmodul montiert, das im Grundkörper aufgenommen wird.

Der Unterschied ist lediglich, dass es mittels Sechskantschlüssel aufgeschraubt wird, im Gegensatz zu Spannköpfen, die man eher „einhängt“. In keinem Fall wird der Durchlass der Arbeitsspindel geschmälert, da die Spannköpfe, je nach Modell, vollen Durchlass von 26 oder auch über 200 Millimeter bieten.

Stets die passende Größe

Durch die leichte Wechselbarkeit kann immer das kleinste Spannmittel verwendet werden, was verhindert, dass ein unnötig großes Futter, auf der Maschine bleibt. Auf diese Weise wird es durch die verringerte Masse der Maschine möglich, schneller die Solldrehzahl zu erreichen sowie ruhiger zu laufen. Dies beeinflusst natürlich die Lebensdauer und den Energiebedarf der Maschine enorm.

Diesbezüglich noch ein Stück mehr bringt das Futter aus CFK, das Hainbuch ebenfalls anbietet. Hier sind sogar 30 Prozent kürzere Hochlaufzeiten zu vermelden. Insbesondere bei sehr großen Stückzahlen sollte diese Option in Augenschein genommen werden, da bereits eine um nur wenige Zehntelsekunden schneller erreichte Solldrehzahl sich monetär bei diesen Stückzahlen in einer hübschen Summe auszahlen. Schließlich wird Energie gespart und in der gleichen Zeit mehr Teile produziert, was die Stückkosten senkt.

Auch der Bediener profitiert von dieser Technik, sind doch damit im Fall des Spannsystemwechsels nur mehr 7,6 anstatt 18,6 Kilogramm in die Maschine zu wuchten.

Natürlich sind auch Spreizdorne ab sofort Schnee von gestern, da der Hainbuch-Baukasten selbstverständlich auch Innenspannungen bewältigt. Für Standardanwendungen gibt es Lösungen mit Kegel. Wer größere Kräfte zu übertragen hat, greift zur Flächen-Lösung. Von Durchmesser 8 bis 120 wird sicher gespannt. Damit ist es möglich, ein 150 mm langes Teil fliegend zu spannen und dabei noch etwa 1,5 Millimeter an der Stirnseite und sogar zwei Millimeter am Umfang zuzustellen – ohne Gefahr des Herausreißens.

Natürlich kann Hainbuch aber noch mehr. Auf Wunsch fertigt das Unternehmen Passendes für größere Innenspanndurchmesser. Der größte bisher realisierte Durchmesser betrug über 900 Millimeter.Trotz hoher Kräfte, die im eben geschilderten Fall für optimale Arbeitsbedingungen sorgen, ist das System dauergenau und sehr präzise. Die Schnittstelle beispielsweise besitzt eine Wiederholgenauigkeit von zwei Mikrometer. Damit dies so bleibt, arbeitet die Schnittstelle mit Kugeln als Anlagekörper. Dadurch hat ein beim Reinigen der Anlagefläche übersehener Span keine Chance, sich nach dem Fügen negativ bemerkbar zu machen. Viele Gründe also, das Spannsystem demnächst in Augenschein zu nehmen.