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Apr 26, 2023

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Die neuesten Spannmittelangebote sind auf alle Facetten und Anforderungen von ausgelegt

Die neuesten Spannmittelangebote sind auf alle Facetten und Anforderungen der modernen Zerspanung ausgelegt

Diejenigen, die sich die Spanntechnik als einen statischen Bereich vorstellen, werden sich schwer tun, an dieser Ansicht festzuhalten, wenn sie einen genauen Blick auf die neuesten Angebote führender Hersteller von Spanntechnik werfen würden. Sie finden eine Vielzahl von Produkten, die Betriebe bei der Bewältigung aktueller Bearbeitungsherausforderungen unterstützen sollen. Neben fortschrittlichen Standardoptionen würden Skeptiker Anbieter entdecken, die bereit sind, mit speziellen Spannprodukten und hilfreichen Anleitungen dabei zu helfen, die mit dem aktuellen Arbeitsmarkt verbundenen Mängel in den Werkstätten auszugleichen.

Ein großer Vorteil einiger der neuesten Spannoptionen besteht darin, dass sie dem Trend zu zunehmender Automatisierung bei Bearbeitungsvorgängen entsprechen. Nehmen Sie hydraulische Schraubstöcke, die von einer Pumpe betrieben werden, deren Steuerventil an die Maschinensteuerung angeschlossen ist. Laut Chuck Milam, Vertriebsleiter für Industrieprodukte bei Kurt Manufacturing Co. mit Sitz in Minneapolis, wird für viele Metallbearbeitungsvorgänge die hydraulische Werkstückspannung gewählt, weil sie hohe Schnittkräfte mit kleineren Kolben bietet, als ein pneumatisches Werkstückspannsystem zur Erzeugung der gleichen Kraft benötigen würde ., das hydraulische Spannsysteme vertreibt.

Darüber hinaus ist die hydraulische Werkstückspannung eine gute Wahl für diejenigen, die an einer stärker automatisierten Produktion interessiert sind. Denken Sie zum Beispiel an das, was Milam als halbautomatisches Fertigungssystem beschreibt, bei dem die Kommissionierung und Platzierung von Menschen und nicht von einem Roboter durchgeführt wird, die Schraubstöcke im System jedoch automatisch arbeiten. „Man könnte 10 Schraubstöcke auf einem Bett haben und einfach einen Knopf drücken und alles wird automatisch mit einer sehr kontrollierbaren Spannkraft gespannt“, bemerkte er. Dadurch ändert sich der Prozess nicht, wenn das Personal im Geschäft wechselt.

Laut Milam entwickeln erfahrene Maschinisten ein „Gefühl“, das es ihnen ermöglicht, Teile mit genau der richtigen Kraft festzuklemmen, damit sie fest sitzen, sich aber durch den Prozess nicht verformen. Aber das manuelle Spannen kann sehr schief gehen, wenn die Leute, die die Arbeit ausführen, noch kein solches Fingerspitzengefühl entwickelt haben.

„Die letztere Situation kommt ziemlich häufig vor“, bemerkte David Simpson, Kurts Produktmarketingmanager. Tatsächlich sagte er, dass viele Ladenbesitzer auf der letztjährigen IMTS berichteten, dass weniger erfahrene Bediener Teile beschädigten, indem sie sie manuell mit übermäßigem Kraftaufwand einspannten. „Beim manuellen Spannen hat jeder seine eigene Vorstellung von ‚fest‘ – es ist eine Sache der Festigkeit“, erklärte Simpson. „Automatisiertes Spannen kann dazu beitragen, einige dieser Eigenheiten der menschlichen Kraft zu beseitigen. Selbst auf einem Basisniveau der Automatisierung kann ein vom Bediener ausgelöstes automatisiertes Spannen dazu beitragen, bessere Teile herzustellen und den Verlust von Teilen zu verhindern.“

Bei Bearbeitungsvorgängen mit Robotern können Werkstückhalteprodukte auch dazu beitragen, automatisierte Pick-and-Place-Vorgänge zu erleichtern. Beispielsweise sind einige der von Lang Technovation Co. in Hartland, Wisconsin, verkauften Schraubstöcke mit Klammern oder Einkerbungen ausgestattet, die es Roboter-Endeffektoren erleichtern, sie zu greifen und zu bewegen, bemerkte Jon Dobosenski, der Geschäftsführer des Unternehmens.

Lang ist auf flexible Schraubstöcke spezialisiert, die es dem Anwender ermöglichen, den Anforderungen verschiedener Aufgaben gerecht zu werden. „Es ist viel günstiger, nur die Backen zu wechseln, anstatt den gesamten Schraubstock austauschen zu müssen“, sagte Dobosenski. „Wir haben also viele verschiedene Backenoptionen, die in einer Standard-Schraubstockbasis verwendet werden können.“

Diese Schraubstöcke sind nur ein Beispiel für einen branchenweiten Trend hin zu einer flexibleren Werkstückspannung. In der Vergangenheit verwendeten Werkstätten typischerweise Spannvorrichtungen, die speziell für die Herstellung bestimmter Teile entwickelt wurden. Aber die gleiche Ausrüstung konnte nicht verwendet werden, als es an der Zeit war, mit dem Projekt fortzufahren, beklagte Larry Robbins, Präsident der kommerziellen Abteilung von SMW Autoblok Corp., Wheeling, Illinois.

„Plötzlich liegt diese 500.000 US-Dollar teure Spezialspannvorrichtung, die sie gekauft haben, jetzt irgendwo auf einem Regal oder auf einem Schrotthaufen“, sagte Robbins. „Alle Produkte, die wir jetzt entwickeln, sind daher auf Flexibilität ausgelegt, um die Anforderungen des Kunden nicht nur für den (aktuellen) Auftrag, sondern für jeden künftigen Auftrag zu erfüllen.“

Die neuesten Werkstückhalteprodukte von Autoblok bestehen aus austauschbaren Front-End-Komponenten, die mit Teilen in Kontakt kommen, und einem Betätigungs-Back-End, das sich nicht verändert. Mit dem CCS-Spannfutterwechselsystem des Unternehmens können Anwender beispielsweise aus einer Spannvorrichtung eine Vielzahl unterschiedlicher Lösungen machen. „Es könnte ein Dreibackenfutter, ein Vierbackenfutter, ein Spannzangenfutter, ein Spanndorn oder eine einfache Vorrichtung sein, indem man einfach das vordere Ende austauscht“, sagte Robbins.

Darüber hinaus seien Änderungen mit einer Positionswiederholgenauigkeit von 10 µm in weniger als einer Minute möglich, fügte er hinzu. Dies steht im krassen Gegensatz zu einem typischen Werkstückwechsel, den Robbins als einen mühsameren und arbeitsintensiveren Prozess beschrieb, der selbst für einen erfahrenen Bediener bis zu 30 Minuten dauern kann.

Ein weiterer Vorteil der CCS-Technologie von Autoblok besteht laut Robbins darin, dass das System an Spannvorrichtungen anderer Unternehmen angepasst werden kann. Dies erfordert die Verwendung eines Adapters, der Platz zwischen der Werkstückhalterung und der Stirnfläche einer Spindel schafft. Aber Robbins bemerkte, dass der Abstand vernachlässigbar sei und das Setup nicht weniger steif mache.

Obwohl CCS teurer ist als die herkömmliche Spanntechnik, legen Kunden laut Robbins mehr Wert auf den Nutzen. „Je mehr Funktionalität Sie in Ihre Spannvorrichtung integrieren, desto mehr Menschen scheinen bereit zu sein, zusätzliche Mittel auszugeben, um das gewisse Extra an Flexibilität zu erhalten“, sagte er.

Um die Spanntechnik flexibler zu gestalten, setzt Lang Technovation auf Modularität. Ein Beispiel ist der Makro-Grip Ultra, ein neues modulares Spannsystem für die Bearbeitung von Platten und Großbauteilen. Durch die Aufnahme verschiedener Grundkörper, Backen, Spindeln und weiteren Zubehörteilen biete das System vielfältige Konfigurationsmöglichkeiten, die sich schnell und einfach ändern lassen, so Lang. Darüber hinaus weist das Unternehmen darauf hin, dass die erweiterbaren Module des Systems Spannaufbauten mit unterschiedlichen Höhen und Spannteilen mit einer Länge von mehr als 800 mm ermöglichen.

Lang stellt auch Schraubstöcke mit konischen Körpern her, die mehr Bewegung bei Anwendungen mit Fünf-Achsen-Maschinen ermöglichen. Durch die Verjüngung können die Werkstücke so weit geneigt werden, dass eine Bearbeitung an den Unterseiten möglich ist, erklärte Dobosenski. Allerdings stellte er fest, dass die Backen dieser Schraubstöcke etwas kleiner als normal sind.

Obwohl die Fünf-Achsen-Bearbeitung in den USA in der Vergangenheit ungewöhnlich war, wird sie laut Dobosenski immer häufiger eingesetzt. „Deshalb verkaufen wir ziemlich viele Schraubstöcke mit der Verjüngung.“

„Das Aufkommen von Fünf-Achsen- und Fräs-Dreh-Maschinen, die beide in der Lage sind, viele verschiedene Teiletypen zu produzieren, hat auch die Nachfrage nach flexiblen Werkstückhalterungen erhöht“, fügte Michael Gaunce, Vizepräsident für den Vertrieb für Werkzeuge und Werkstückhalterungen bei Schunk USA in Raleigh, hinzu. NC Ein auf diese Anwendungen ausgerichtetes Spannmittelprodukt ist das Nullpunktspannsystem Vero-S von Schunk. Wie der Name schon sagt, ermöglicht das Schunk-System schnelle Palettenwechsel auf Maschinentischen. Ein Zentrierkegel in der Mitte ermöglicht laut Gaunce eine Wiederholgenauigkeit der Position innerhalb von 5 µm.

Er fügte hinzu, dass die durch dieses System eingesparte Werkstückwechselzeit besonders für Benutzer von Fräs-Dreh-Maschinen wertvoll sein kann. Diese Maschinen „sind teurere Investitionen, aber wenn Sie in ein Schnellwechselpalettensystem investieren, erzielen Sie eine viel schnellere Amortisation Ihrer Investition“, versicherte er.

Der Aufstieg von Fünf-Achsen-Maschinen könnte der magnetischen Werkstückspannung Auftrieb verleihen. „Wenn Sie einen Magneten haben, der nur ein Teil auf der Unterseite hält, bedeutet das, dass Sie Zugriff auf (die anderen) fünf Seiten dieses Teils haben“, sagte Gaunce und bemerkte, „was für die Fünf-Achsen-Bearbeitung gut ist.“

Darüber hinaus wies er darauf hin, dass der Trend zu automatisierten Fertigungsprozessen und vernetzten Geräten in diesen Prozessen zu einer zusätzlichen Nachfrage nach magnetischen Werkstückhalterungen führen könnte. Der Grund sei, erklärte er, dass Magnete elektronisch betrieben würden und sich daher für automatisierte Produktionsumgebungen und die Verbindung mit anderen Geräten eigneten.

Anstatt einen Schraubstock zu verwenden, halten magnetische Werkstückspannsysteme die Teile vollständig mit magnetischer Kraft an Ort und Stelle. Da die Kraft auf die gesamte Oberfläche des Werkstücks wirkt, sorgt die magnetische Werkstückspannung für eine gute Vibrationsreduzierung.

Damit die magnetische Werkstückspannung eine praktikable Option ist, müssen Werkstücke aus einem eisenhaltigen Material bestehen. Eine weitere gute Faustregel laut Gaunce: Wenn ein Werkstück mindestens die Größe eines Blattes Briefpapier hat und einen halben Zoll dick ist, reicht die Magnetkraft aus, um das Werkstück für die herkömmliche Bearbeitung an Ort und Stelle zu halten.

Eine von Gaunce genannte häufige Verwendung der magnetischen Werkstückspannung besteht darin, große Metallteile in großen Maschinen zu sichern. „Wenn ich groß sage, meine ich zwei Meter Breite und sechs Meter Länge und mehr. Man kann nicht einfach mehrere 6 Zoll (152 mm) Schraubstöcke an dieser Maschine anbringen, um ein riesiges Stück Stahl zu spannen“, sagte er. Daher basteln die Leute oft einfach ein paar Stützen und ein paar Fußklemmen um diese Werkstücke zusammen, wo immer sie sie hinstellen können.“

Allerdings kann der Spannvorgang drei bis sechs Stunden dauern, was laut Gaunce eine unproduktive Zeit ist, in der die Maschinenspindel nicht läuft.

Für solche Situationen hat Schunk ein extragroßes Spannset entwickelt, das neben Magneten auch Riser, Schraubstöcke und das unternehmenseigene Vero-S-System umfasst.

Diese Artikel können modular zum Spannen von Teilen in großen Maschinen verwendet werden, wobei die Magnete an strategischen Stellen platziert werden, um Vibrationen zu reduzieren.

Für ein großes Teil auf einer Portalmaschine sagte Gaunce beispielsweise: „Sie können es an mehreren Stellen mit sehr großen Schraubstöcken festspannen, die wir speziell zum Spannen großer Teile entwickelt haben. Und in der Mitte können Sie ein paar Magnete platzieren.“ auf Steigrohren, um dort Vibrationen des Werkstücks zu reduzieren.“

Die Magnetkraft könne dazu führen, dass Späne an einem Magneten oder Werkstück haften bleiben, was möglicherweise den Bearbeitungsprozess beeinträchtigen könnte, warnte Gaunce. Er sagte jedoch, dass dieses Problem leicht vermieden werden könne, wenn die Bediener ordnungsgemäß in der Verwendung eines Magneten geschult würden.

Eine weitere bedeutende Entwicklung im Bereich der Spanntechnik ist der kürzliche Einstieg eines neuen Konkurrenten in diesem Bereich. Im Sommer 2021 wurde von Mate Precision Technologies, Anoka, Minnesota, eine Werkstückspannlinie eingeführt, die manuell betätigte, selbstzentrierende Schraubstöcke und Basen umfasst. „Wir haben unsere 60-jährige Erfahrung in der Herstellung von Präzisionsprodukten aus legierten Materialien genutzt – hauptsächlich A2, D2, M2, H13 und S7“, sagte Frank Baeumler, Vizepräsident für Werkstückspannung bei Mate. „Diese hochlegierten Werkzeugstähle sind nicht die billigsten Dinge auf dem Markt. Aber so wissen wir, wie man Produkte herstellt, und das haben wir auf diese Spannvorrichtungsfamilie angewendet.“

Das Ergebnis, so Baeumler, sei eine Reihe „sehr robuster“ Produkte gewesen, die den Benutzern eine steifere, stabilere und vorhersehbarere Werkstückhalterung boten als die, die sie zuvor verwendeten. „Die Kombination aus Design und Materialien, die wir ausgewählt haben, und die Art und Weise, wie wir das Produkt gebaut haben, wurden wirklich gut angenommen“, berichtete er. „Das wäre ein Indikator dafür, dass es ein Marktsegment mit High-End-Bedürfnissen gibt, das in diesem Bereich möglicherweise nicht so gut bedient wird.“

Bisher haben die Werkstückspannprodukte von Mate vor allem in der Medizin- und Schusswaffenindustrie Einzug gehalten. Laut Baeumler weisen die Schraubstöcke eine Genauigkeit von 0,0006 Zoll (0,015 mm) und eine Wiederholgenauigkeit von 0,0004 Zoll (0,01 mm) auf, während die Basen eine Genauigkeit von 0,0005 Zoll (0,013 mm) und eine Wiederholgenauigkeit von 0,0002 Zoll (0,005 mm) bieten. Bemerkenswert sei auch das Design der Schraubstock-Leitspindel. Er stellte fest, dass die Leitspindel über ein Trapezgewinde verfügt, das mehr Oberflächenkontakt mit der Innenseite herstellt als ein gerolltes Gewinde, und so eine hohe Ausgangskraft bei relativ niedrigem Eingangsdrehmoment erzeugt. Die aus wärmebehandeltem H13-Stahl gefertigte Leitspindel verfügt über eine harte TiCN-Beschichtung, die verhindert, dass sich Späne in der Spindel festsetzen, und so die Lebensdauer der Werkstückhaltevorrichtungen verlängert, sagte Baeumler.

Wenn selbst hochwertige Standardprodukte zur Werkstückspannung nicht ausreichen, müssen Werkstätten nach maßgeschneiderten Lösungen suchen. Ein Anbieter von Spannvorrichtungen, der immer mehr Anfragen zu kundenspezifischen Produkten erhält, ist das in Cleveland ansässige Unternehmen Jergens Inc. Als Reaktion darauf stärkt das Unternehmen seine Fähigkeit, solche Produkte zu entwerfen und zu bauen, so Mike Antos, Produktmanager für Spannvorrichtungen des Unternehmens.

Neben Spezialprodukten verlangen Kunden laut Antos auch zusätzliche Unterstützung vom Spannmittellieferanten. „Ein Kunde wird sagen: ‚Ich brauche nicht nur das Produkt, ich brauche eine Empfehlung zu meinem gesamten Prozess und wie ich das verbessern kann‘“, bemerkte er und fügte hinzu, dass zu den Arten von Informationen, nach denen Kunden suchen, auch Ratschläge dazu gehören Welche Art und Weise ihre Teile am besten befestigen und ob sie eine Schnellwechsel-Spannvorrichtung benötigen oder nicht.

Antos führte den Anstieg der Nachfrage nach diesen Dienstleistungen teilweise auf den wachsenden Mangel an qualifiziertem und erfahrenem Personal in der Zerspanungsindustrie zurück. „Sie haben vielleicht ein Unternehmen, das versucht, effizienter zu werden, aber es verfügt möglicherweise nicht über die Leute mit der Erfahrung oder dem Fachwissen, um dies zu tun“, sagte er. „Und das nicht nur auf der technischen Seite, um es zu implementieren, sondern vielleicht haben Sie auch weniger qualifizierte Arbeitskräfte an der Maschine. Daher benötigen Sie jetzt möglicherweise eine durchdachtere oder technischere Vorrichtungslösung für Ihre Maschine. Und oft ist dafür eine … erforderlich maßgeschneiderte Design- und Build-Lösung.

Bei Jergens könnte eine kundenspezifische Werkstückhaltelösung einfach eine modifizierte Version eines Standardprodukts sein – zum Beispiel eine Standardplatte mit zusätzlichen Befestigungslöchern, damit die Platte auf den Maschinentisch eines Kunden passt. Oder es könnte sich um eine komplexe Vorrichtung handeln, die von Grund auf neu erstellt wurde.

Natürlich gibt es auch Nachteile bei der individuellen Werkstückaufspannung. Antos sagte, es könnte 50 % mehr kosten als ein Standardprodukt, und die Zeit, die für die Fertigstellung eines kundenspezifischen Produkts benötigt wird, kann je nach Größe und Komplexität des Projekts zwischen einer Woche und einigen Monaten liegen. Antos wies darauf hin, dass die zusätzlichen Kosten für kundenspezifische Spannvorrichtungen für einen Kunden in der Regel weitaus weniger von Belang sind als die Zeit, die benötigt wird, um das Produkt in die Werkstatt zu bringen. Der Grund dafür lässt sich mit dem bekannten Grundsatz zusammenfassen: Zeit ist Geld.

„Man sieht Leute, die unter Druck stehen, um die Produktion anzukurbeln“, sagte Antos. „Sie haben möglicherweise eine Maschine auf dem Boden, die keine Teile herstellt, daher sind die Wochen, die nötig sind, um diese (Aufspannung) zu bekommen, oft teurer als die tatsächlichen Kosten.“

Für welche Art von Spannlösung sich Kunden auch entscheiden, Jergens kann ihnen dabei helfen, über den Preis hinauszuschauen, indem es ihre Kosteneinsparungen im Laufe der Zeit quantifiziert. Antos führte beispielsweise eine Situation an, in der ein potenzieller Kunde, der mehrere Stunden am Tag mit dem Wechseln von Vorrichtungen verbringt, über einen Schnellwechsel-Spannmechanismus nachdenkt. „Wenn wir diese zwei Stunden auf ein paar Minuten reduzieren können, verfügen wir über Tools, mit denen Kunden sehen können, wie sich diese Ersparnis über eine Woche, einen Monat, ein Jahr summiert“, sagte er. „Die anfänglichen Kosten könnten also hoch sein, aber mit dem, was Sie sparen werden, könnten Sie es in ein paar Monaten amortisieren.“

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