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Rüstaufwand um 95% reduziert

29.01.2009
Die Fünfachsbearbeitung stellt auch neue Anforderungen an Spannsysteme. So hat die Modellbau Hochstein GmbH lange Zeit nach einem zuverlässigen Spannsystem gesucht, um eine Fünf-Achs-Fräsmaschine für die Bearbeitung von Messlehren nutzen zu können. Der Durchbruch kam erst mit einem neuen Nullpunkt-Spannsystem – und damit auch eine deutliche Rüstzeiten-Reduzierung.

Die Modellbau Hochstein GmbH in Olpe im Sauerland hat sich auf den Modell- und Lehrenbau für die Automobilzulieferindustrie spezialisiert. Für die Optimierung der Fertigungsprozesse setzt das Unternehmen auf moderne Technik. Ausschlaggebend für die Suche nach einem zuverlässigen Spannsystem war die Inbetriebnahme einer Fünf-Achs-Fräsmaschine zur Bearbeitung von Messlehren. Anhand dieser Messwerkzeuge können vorgegebene Maße und Formen von Bauteilen auf ihre Maßhaltigkeit überprüft werden.

„Mit einer Fünf-Achs-Fräsmaschine sind wir in der Lage, Bauteile von fünf Seiten in einer Aufspannung zu bearbeiten – vorausgesetzt, uns steht das geeignete Spannmittel zur Verfügung. Bei der Bearbeitung der komplexen Messlehren sind wir jedoch mit den herkömmlichen Spannsystemen an Grenzen gestoßen“, erläutert Firmenchef Joachim Hochstein. Insbesondere schräg verlaufende Bohrungen und das Bearbeiten von Hinterschnitten erforderten ein adäquates Spannmittel, das einen durchgängigen Fertigungsprozess von fünf Seiten ermöglichte.

Herkömmliche Spannmittel stießen an ihre Grenzen

Zur Bewältigung der schwierigen Spannsituation versuchte Hochstein zunächst, das Werkstück mit verschiedenen Schraubstöcken auf der Maschine zu fixieren. Immer waren jedoch zeitaufwendige Umspannungen notwendig, weil aufgrund der störenden Schraubstöcke nicht jede Seite hinreichend bearbeitet werden konnte. Deswegen griff das Unternehmen auf vier einzelne Spanntöpfe zurück und baute daraus eine Eigenkonstruktion.

„Damit schafften wir es vorerst, die Messlehren von allen Seiten in einer Aufspannung zu bearbeiten. Nach kurzer Zeit war mit dieser Spanntechnik allerdings die Genauigkeit der Werkstücke nicht mehr gegeben und wir mussten uns auf die Suche nach einer neuen Lösung machen“, so Hochstein.

Vorteile des Nullpunkt-Spannsystems überzeugten

Auf einer Ausstellung der Hoffmann Group wurde das Unternehmen schließlich auf das Nullpunkt-Spannsystem Garant Zero Clamp aufmerksam. „Uns wurde das Funktionsprinzip des Nullpunkt-Spannsystems vorgeführt und wir waren schnell davon überzeugt, dass wir damit auch komplexe Spannaufgaben bewerkstelligen können.“

Nullpunkt-Spannsystem bietet Haltekraft von 25 kN

Das Nullpunkt-Spannsystem wird pneumatisch geöffnet und spannt über ein permanent wirkendes, verschleißfreies Federsystem, das ohne äußere Kraftzufuhr auskommt. Aufgrund dieses Klemmprinzips erreicht das Spannsystem eine besonders hohe Haltekraft von 25 kN.

Zum Lösen der Spannbolzen wird lediglich Druckluft von 5 bar benötigt. Weil alle Kräfte zur Mitte hin wirken, wird zudem ein Höchstmaß an Präzision erreicht.

Auch bei Wärmefluss, Verdrehung oder hoher Fertigungstoleranz gewährleistet der zentrale Nullpunkt eine Wiederholgenauigkeit von weniger als 5 µm. Ein weiterer Pluspunkt ist die hohe Prozesssicherheit des Spannsystems. Vorrichtungen können mühelos gewechselt werden, ohne dass Positionierungs- oder Verkantungsfehler beim Ein- und Ausbau entstehen.

Rüstzeit mit neuem Nullpunkt-Spannsystem runter, Maschinenlaufzeit rauf

Zunächst wurde eine Basiseinheit mit sechs Spanntöpfen eingesetzt, die auf einer kleinen Maschine installiert wurde. „Weil der Probelauf auf der kleinen Maschine sehr erfolgreich verlief, entschieden wir uns für eine Prozesslösung und haben zusätzlich eine große Fräsmaschine und zwei Messmaschinen mit dem Nullpunkt-Spannsystem ausgerüstet“, erklärt Hochstein.

Auf diese Weise kann der Fertigungsprozess der Messlehren kurzfristig unterbrochen, das Werkstück auf der Messmaschine überprüft und anschließend zur Weiterbearbeitung wieder aufgespannt werden.

Müssen dabei Änderungen an der Messlehre vorgenommen werden, bleiben dem Modellbauer lästiges Neuausrichten und Umspannen erspart, denn das Bauteil lässt sich problemlos wieder in die Ausgangsposition aufspannen und ohne störende Spannvorrichtungen oder Umspannen komplett fertig bearbeiten.

Nullpunkt-Spannsystem minimiert Rüstzeiten

„Früher war das Anbringen der Spannmittel ein langwieriger Prozess: Zuerst wurde eine Konsole auf den Tisch geschraubt, darauf die Schraubstöcke angebracht, die wiederum mit einer Messuhr ausgerichtet werden mussten.“ Aufgrund der vorgerüsteten Paletten trägt das Nullpunkt-Spannsystem zu einer erheblichen Minimierung der Rüstzeiten bei.

„Bei der Präsentation auf der Hausmesse der Hoffmann Group sprach man von einer Zeitersparnis von 90%. Wäre es nur die Hälfte gewesen, wäre das bereits ein großer Erfolg für uns. Deshalb waren wir am Ende umso mehr überrascht, dass sich der Rüstaufwand tatsächlich um 95% reduziert hatte“, freut sich Hochstein. Bei durchschnittlich drei bis vier Rüstvorgängen pro Bauteil konnte zudem die Maschinenlaufzeit erheblich gesteigert werden.

Nullpunkt-Spannsystem hat sich in kurzer Zeit amortisiert

Ob Drehen, Fräsen oder Schleifen — das Nullpunkt-Spannsystem lässt sich durch seine unkomplizierte Technik problemlos in alle Anwendungen und individuellen Fertigungsprozesse integrieren. Alle Komponenten bestehen aus rostfreiem oder korrosionsgeschütztem Stahl und sind einfach und robust gebaut.

Zudem überzeugt das Spannsystem durch seine wartungsarme Instandhaltung: Weil es nicht hydraulisch betrieben wird, können auch keine Leckagen entstehen. Werden bei anderen Systemen mehrere Spannbolzen benötigt, um das Werkstück exakt auszurichten, kommt Garant Zero Clamp mit nur einer einzigen Sorte aus.

Nullpunkt-Spannsystem ist für Einzelfertiger geeignet

Die Vorteile des Nullpunkt-Spannsystems zeigen sich vor allem im Prototypenbau sowie bei der Fertigung von Klein- und Mittelserien – also überall dort, wo häufig umgerüstet wird. „Manche sind der Ansicht, dass sich Nullpunkt-Spannsysteme ausschließlich für die Serienfertigung eignen. Wir beweisen das Gegenteil, denn als reine Einzelteilfertiger setzen wir das System sehr erfolgreich ein“, so Hochstein.

Auch vom guten Preis-Leistungs-Verhältnis ist der Unternehmer überzeugt: „Die Investitionskosten für Grundplatte und Anschlussblöcke haben sich kurzfristig amortisiert. In Zukunft nutzen wir das Nullpunkt-Spannsystem auf allen vier Maschinen.“

Bernhard Kuttkat | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/spanende_fertigung/articles/168874/

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