Nullpunktspannsysteme Direktspannung als Effizienzbringer in der Fertigung

Redakteur: Jan Vollmuth

Ausgehend vom Werkzeug- und Formenbau hat sich die Werkzeugdirektspannung binnen kurzer Zeit zu einem regelrechten Geheimtipp in der modernen Fertigung entwickelt. Vor allem bei der Fertigung von Einzelstücken und Kleinserien ist die Direktspannung anderen Spannlösungen zum Teil deutlich überlegen.

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Störkonturfrei spannen – sekundenschnell wechseln: Im Werkzeugbau lassen sich mithilfe der Direktspannung enorme Effizienzeffekte erzielen.
Störkonturfrei spannen – sekundenschnell wechseln: Im Werkzeugbau lassen sich mithilfe der Direktspannung enorme Effizienzeffekte erzielen.
(Bild: Schunk)

Das zugrunde liegende Prinzip ist verblüffend einfach: Werkstücke werden mit Gewindebohrungen versehen, mit standardisierten Nullpunktspannbolzen bestückt und ohne zusätzliche Spannmittel unmittelbar in Nullpunktspannmodulen gespannt.

Welche Effekte sich bei einer konsequenten Nutzung der Direktspannung erzielen lassen, belegt ein Beispiel aus dem Werkzeugbau der Automobilindustrie: Statt Werkstücke konventionell, sprich undefiniert mit Spanneisen zu spannen, werden sie zunächst an der Grundfläche auf eine Ebene plan gefräst und anschließend mit definierten Gewindebohrungen für Nullpunktspannbolzen versehen. Mithilfe standardisierter Modulerhöhungen und Systempaletten können die Teile dann in Sekundenschnelle hochpräzise auf den Maschinentisch eingewechselt und direkt gespannt werden. Auf diese Weise sinkt die Span-zu-Span-Zeit von rund zwei Stunden auf 15 min. bis 20 min. Zugleich steigt die effektive Hauptzeit der eingesetzten Bearbeitungszentren auf 80 %.

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Rüstzeiten deutlich verkürzen

Als Faustregel gilt: Je länger an einer stehenden Maschine gerüstet wird und je kürzer die eigentliche Bearbeitung ist, desto schneller rechnet sich die Investition in das innovative Spannkonzept. Auch wenn Werkstücke immer wieder kurzfristig modifiziert oder aus anderen Gründen unter Zeitdruck bearbeitet werden müssen, ist die Direktspannung erste Wahl.

Entscheidend für eine prozessstabile Direktspannlösung sind präzise und möglichst leistungsdichte Nullpunktspannmodule. In diesem Zusammenhang hat sich das Nullpunktspannsystem VERO-S von Schunk bereits vielfach bewährt. Bei ihm werden die Werkstücke über einen oder mehrere Spannbolzen binnen Sekunden sicher und referenzgenau in der Maschine gespannt. Radial angeordnete Spannschieber ziehen den Spannbolzen ein und verriegeln ihn selbsthemmend und formschlüssig über ein Federpaket. Die Fixierung beziehungsweise Positionierung erfolgt über einen Kurzkegel. Dies garantiert eine Wechselwiederholgenauigkeit < 0,005 mm.

Um Lebensdauer und Prozesssicherheit zu erhöhen, sind bei VERO-S sämtliche Funktionsteile, wie Grundkörper, Spannbolzen und Spannschieber in gehärtetem Edelstahl ausgeführt und damit absolut korrosionsbeständig. Zudem sind die wartungsfreien Module komplett abgedichtet und so vor Spänen, Staub und Kühlschmiermittel geschützt.

Einzugskraft bis zu 40.000 N

Aufgrund des patentierten Eil- und Spannhubs verfügt VERO-S über eine Einzugskraft bis 9000 N. Mit aktivierter Turbofunktion, die bei jedem Modul bereits integriert ist, beträgt die nachgewiesene Einzugskraft bis zu 40.000 N. Davon profitiert die Steifigkeit der gesamten Spannlösung.

Selbst enorme Querkräfte, die beispielsweise dann auftreten, wenn hohe Teile direkt an der Grundfläche gespannt und in der Höhe bearbeitet werden, nimmt VERO-S zuverlässig auf, ohne dass das Werkstück seine Position verändert. So ist auch bei anspruchsvollen Bearbeitungen und bei hohen Zerspanungsparametern eine maximale Präzision gewährleistet.

Im Gegensatz zu anderen Spannsystemen verbraucht das Nullpunktspannsystem von Schunk während der Bearbeitung keine Energie. Die Werkstücke bleiben selbst dann sicher gespannt, wenn der Druck im Luftsystem plötzlich abfallen sollte. Zum Öffnen der Module genügt ein Pneumatiksystemdruck von 6 bar. Das spart teure Hydrauliksysteme und eine aufwändige Verrohrung.

Weil sowohl bodenseitig als auch seitlich Luftanschlüsse vorhanden sind, lassen sich die Module flexibel in jeder Einbaulage verwenden. Passend zur jeweiligen Bearbeitung gibt es die Nullpunktspannmodule in drei Baugrößen mit Moduldurchmessern von 176 mm, 138 mm und 99 mm.

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