Die klügere Spannbacke gibt nach

Bei dünnwandigen und verformungsgefährdeten Werkstücken stoßen herkömmliche Spannlösungen schnell an ihre Grenzen. Wer sicherstellen will, dass seine Werkstücke zur Bearbeitung sicher fixiert und die Toleranzen eingehalten werden, muss zur Werkstückspannung jedoch nicht zwingend auf hochpreisige Spezialfutter zurückgreifen.

Der gleiche Effekt lässt sich zu einem Bruchteil der Kosten mit den standardisierten Pendelbacken von Schunk erzielen. Sonderkonstruktionen mit Pendelbacken bieten zudem eine Fülle von Möglichkeiten, die selbst außergewöhnliche Spannaufgaben souverän meistern.

Pendelbacken bestehen in der Regel aus einer beweglich gelagerten Pendelbrücke mit zwei Spanneinsätzen, die mit Hilfe eines Lagerbolzens auf eine Trägerbacke montiert wird. Die Montage der Pendelbacke entspricht der Montage einer einteiligen Aufsatzbacke und ist ebenso einfach und schnell durchzuführen. Pendelbacken gibt es sowohl für die Innen- als auch für die Außenspannung.

Konventionelle Futter lassen sich kostengünstig umrüsten

Ein konventionelles Drei-Backen-Futter kann mit standardisierten Pendelbacken innerhalb kürzester Zeit kostengünstig auf eine Sechs-Punktspannung umgerüstet werden. Die gleichmäßig im Winkel von jeweils 60° am Bauteilumfang oder am Innendurchmesser verteilten Anlagepunkte übertragen die Spannkräfte statt auf drei nun auf sechs Spannpunkte.

So werden Deformationen des Werkstücks wesentlich verringert. Aus diesem Grund sind Pendelbacken besonders für verformungsempfindliche und dünnwandige Bauteile, wie Aluminiumringe oder Gehäuse, hervorragend geeignet. Aufgrund der Pendelung passen sich die Spezialbacken dem Werkstück an und gleichen innerhalb eines gewissen Bereichs auch Formtoleranzen wie bei Gusskörpern aus.

Ergänzend zu den Sechs-Punkt-Standard-Pendelbacken bietet Schunk Sonderspannlösungen mit einer noch größeren Anzahl von Spannpunkten an. Bei zylindrischen Bauteilen sind dies beispielsweise 12-Punkt- oder 24-Punkt-Pendelbacken, die dort benötigt werden, wo selbst die mit einem Sechs-Punkt-Pendel erreichbaren Rundheitsgenauigkeiten nicht mehr ausreichend sind. Anhand von Berechnungsprogrammen können die technischen Berater ermitteln, welche Pendelung erforderlich ist, um die vorgegebenen Rundheitstoleranzen einzuhalten.

17-fach verbesserte Rundheitsgenauigkeit

Hintergrund der Berechnung ist unter anderem die Tatsache, dass sich bei identischer Spannkraft und einer Verdoppelung der Spannpunkte die erzielbare Rundheitsgenauigkeit rechnerisch um den Faktor 17 verbessert. Anhand eines Beispiels wird die Wirkung von Pendelbacken deutlich: Wird ein 50 mm langer Rohrabschnitt aus Aluminium mit einem Außendurchmesser von 60 mm und einem Innendurchmesser von 50 mm mit einer Spannkraft von 100 kN in einem herkömmlichen Drei-Backen-Futter gespannt, so beträgt die rechnerische Deformation 0,497 mm. Bei Spannung über ein Sechs-Punkt-Pendel verbessert sich der Wert auf nur noch 0,029 mm.

Dies bedeutet, dass im Vergleich zu einer herkömmlichen Drei-Backen-Spannung bereits mit einer Standard-Sechs-Punkt-Pendelungen die Rundheitsgenauigkeit deutlich verbessert wird. Für besonders sensible Bauteile empfiehlt der Spannmittelspezialist Zwölf-Punkt-Pendelungen, die bei gleichbleibender Spannkraft den Rundheitsfehler rechnerisch nochmals um den Faktor 17 verringern. Im genannten Beispiel würde mit einer Zwöl-Punkt-Pendelung die rechnerische Deformation des Werkstücks dann nur noch 0,002 mm betragen.

Durchdachte Sonderlösungen

24-Punkt-Pendelungen von Schunk kommen zum Einsatz, wenn verformungsempfindliche Werkstücke mit großen Abmessungen bearbeitet werden. So handelte es sich in einem konkreten Anwendungsfall um ein Gussbauteil, das eine Wanddicke von 7 mm, eine Gesamthöhe von 250 mm und einen Spanndurchmesser von 278 mm hat. Bei einer Spannkraft von 100 kN darf der Rundheitsfehler maximal 0,03 mm betragen.

Selbst mit einer Zwölf-Punkt-Pendelung könnten diese Anforderungen nicht erfüllt werden. Deshalb wurde eine 24-Punkt-Spannlösung konstruiert, bei der das Bauteil auf zwei Ebenen an jeweils zwölf Punkten radial pendelnd gespannt wird. Dabei sind beide Spannebenen ebenfalls wieder pendelnd zueinander angeordnet, diesmal axial, um eine optimale Werkstückanlage aller Spannpunkte zu gewährleisten und Formfehler des Bauteils auszugleichen.

Komplizierte Formen einfach spannen

Während zylindrische oder kubische Bauteile mit konventionellen Spannmitteln recht einfach zu fixieren sind, benötigen verformungsempfindliche Werkstücke oder Werkstücke mit außergewöhnlichen Geometrien Speziallösungen, die mitunter recht aufwändig und teuer sind. Auch dort können Pendelbacken eine kostengünstige und zugleich wirkungsvolle Alternative beispielsweise zu Sechs-Backen-Futtern sein. Dies gilt auch für Pleuel, Gehäuse oder Kranhaken. Eine individuelle Kombination aus pendelnden und festen Spannelementen sorgt bei derartigen Bauteilen für sicheren Halt.

Pendelbacken werden standardmäßig entweder mit weichen oder mit pflastersteinverzahnten Spanneinsätzen ausgestattet. Weiche Spanneinsätze passt der Anwender individuell der jeweilige Werkstückkontur an. Verzahnte Einsätze aus einsatzgehärtetem Stahl 16 MnCr 5 sind extrem verschleißfest. Sie gewährleisten auch bei Werkstücken aus hochfesten Werkstoffen einen absolut sicheren Halt und ermöglichen die Übertragung höherer Drehmomente. Sowohl weiche als auch verzahnte Spanneinsätze lassen sich einfach und schnell austauschen. Das reduziert die Rüstzeiten und sorgt für eine effiziente Maschinennutzung.

Pendelbacken mit Feingefühl

Daneben können Pendelbacken auch mit Spanneinsätzen in Sonderausführung ausgestattet werden. Quentes-Backen beispielsweise weisen einen hohen Reibwert von 0,3 bis 0,4 auf. Mit diesen Kunststoffbacken können Werkstücke auch auf bereits fertig bearbeiteten Flächen gespannt werden ohne dass Spannmarkierungen zurückbleiben. Gleichzeitig können aufgrund des hohen Reibwerts die Spannkraft und damit auch die Deformation des Werkstücks reduziert werden.

So verschieden die Anforderungen in der Zerspanung sind, so unterschiedlich sind auch die Möglichkeiten zur Werkstückspannung. Als führendes Spanntechnikunternehmen bietet Schunk den Angaben nach mit über 1200 unterschiedlichen Backentypen das größte Standard-Spannbackenprogramm der Welt sowie ein extrem breites Programm an Stationären Spannsystemen und Drehfuttern. So ist gewährleistet, dass Anwender systemneutral beraten werden und auf diesem Weg zu einer Spannlösung finden, die sämtliche Anforderungen erfüllt und zugleich eine maximale Kosteneffizienz aufweist.

Schunk auf der AMB 2008: Halle 1, Stand G12