02Werkzeuge Moderne Spanntechnik hat bei Zeltwanger zu mehr Prozesssicherheit und Produktivität geführt Direktspannung für High-End-Bauteile Die Investition in moderne 5-Achs-Maschinen ist immer auch mit der Frage nach der passenden Spanntechnik verbunden – vor allem, wenn es um Präzisionsteile geht. Zeltwanger Maschinenbau, ein Fertigungsdienstleister für High-End-Komponenten und -Baugruppen, hat einen Baukasten zur pneumatisch aktivierten Werkstückdirektspannung als wirkungsvolles Instrument zur Steigerung der Prozesssicherheit und Produktivität identifiziert. von Zeltwanger lässt keine Zweifel: die 5-Achs-Portalfräsmaschine DMU 210 μPrecision zählt aus technologischer Sicht zum Feinsten, was der Markt zu bieten hat. Weltweit gibt es von diesem hoch präzisen 40-Tonner mit einer maximalen Tischbeladung von 5000 kg, einer Positioniergenauigkeit < 4 μm und einer volumetrischen Genauigkeit < 20 μm kaum mehr als ein Dutzend. Dafür sorgen unter anderem die 500 Stunden handgeschabten Führungsan- und -auflagen, sowie die individuelle Temperaturkompensation VCS. Entsprechend sorgsam geht man damit um: Herausfordernde Schruppbearbeitungen werden möglichst anderen Maschinen überlassen, unter anderem einer zweiten DMU 210 ohne Präzisionspaket. Freie Zugänglichkeit durch Direktspannung Bei der Umsetzung des Projekts wurde Wolfgang Pfeiffer (li.) von Schunk-Fachberater Michael Laderer unterstützt. Bild: Schunk ■■■■■■ Zeltwanger Maschinenbau konzentriert sich auf Aufträge, die andernorts nicht oder nicht zuverlässig in der geforderten Qualität produziert werden können: High-End-Komponenten und -Baugruppen für die Branchen Automotive, Optische-Industrie, Halbleiter-Industrie, Medizintechnik, Werkzeugmaschinen und Pharmaverpackung. Eine derart fokussierte Strategie erfordert jede Menge Knowhow, einen Maschinenpark, der dauerhaft und reproduzierbar höchste Standards gewährleistet und last but not least passende Spannmittel. Letztere müssen die Prozesssicherheit gewährleisten, die Stillstandzeiten auf den stundensatzintensiven Highend-Maschinen minimieren und sie sollten zudem die Mitarbeiter entlasten, die tagein, tagaus um jeden Mikrometer kämpfen. Ein Blick in die Tübinger Fertigung Zur Spannung der hoch präzisen Bauteile nutzt Zeltwanger den Systembaukasten Vero-S WDP-5X, der unter der früheren Bezeichnung Vero-S WDB am Markt bekannt ist. Mithilfe von Schunk WDB Basis-, WDS Stapel- und WDN Direktspannmodulen (Ø 99 mm), die flexibel zu Spannsäulen in unterschiedlichen Höhen kombiniert werden können, lassen sich Werkstücke in Sekundenschnelle direkt, also ohne zusätzliche Spannmittel und damit ohne Störkonturen auf dem Maschinentisch spannen. Dabei fährt Wolfgang Pfeiffer, Leiter CAM-Programmierung bei Zeltwanger, zweigleisig: Soweit möglich, werden die Spannbolzen des Nullpunktspannsystems unmittelbar mit dem Werkstück verschraubt. Wo dies nicht möglich ist, kommen werkstückspezifische Vorrichtungen zum Einsatz, die fußseitig mit den Vero- S-Spannbolzen ausgestattet sind. „Wir nutzen die vier Säulen wie eine Vorrichtung, auf der wir die Werkstücke direkt oder in Vorrichtungen spannen“, erläutert Pfeiffer. „Da wir entweder die direktgespannten Werkstücke, die kompletten Vorrichtungen oder die Werkstücke in den Vorrichtungen schnell und einfach wechseln können, profitieren wir von einer außerordentlich hohen Flexibilität.“ Dass auch weiterhin Vorrichtungsplatten zum Einsatz kommen, sei zum einen dem Umstand geschuldet, 160 September 2019
Die Vorrichtungen sind an der Unterseite mit Vero-S Spannbolzen versehen und können mit wenigen Handgriffen auf die Maschine eingewechselt werden. Bild: Schunk dass es bei Kundenteilen nur selten möglich ist, konstruktionsseitig Gewindebohrungen für die Spannbolzen vorzusehen. „Zum anderen versuchen wir, die Bauteile so zu spannen und zu verschrauben, wie sie später auch in der Anlage verbaut sind.“ Diese Vorgehensweise sei ein wesentlicher Faktor, um Genauigkeiten zu erzielen, die auf konventionellem Weg nicht möglich sind. Die Kunden danken es. Immer wieder komme es vor, dass Zeltwanger zum Problemlöser wird, wenn andere Fertigungsdienstleister längst abgesprungen sind. Umfangreicher Spanntechnik-Baukasten Der Vero-S WDP-5X Baukasten für die Werkstückdirektspannung von Schunk gewährleistet eine definierte Spannsituation, eine zuverlässige Simulation und eine kollisionsfreie, effiziente Zerspanung. Ab einer Bauhöhe von 80 mm können feinste Abstufungen von 10 mm realisiert werden. Hierfür stehen Stapelmodule in fünf Bauhöhen (30, 50, 80, 120 und 160 mm) zur Verfügung, die sich im Handumdrehen per Sechskantschlüssel betätigen lassen. Über eine kraft- und formschlüssige Klemmverbindung werden die Module mit Einzugskräften von bis zu 25 000 N (bei 50 Nm Betätigungsmoment) verriegelt. Eine integrierte Niederzugsfunktion gewährleistet eine hohe Stabilität. Wahlweise können die Direktspannmodule manuell oder, wie bei Zeltwanger, pneumatisch aktiviert werden. Hier besteht die Wahl zwischen einer festen Z-Achsreferenz oder einer integrierten Ausgleichsfunktion in Z-Richtung (11 mm), um Werkstücke deformationsfrei abzustützen. Damit das System auf allen gängigen Maschinentischen realisiert werden kann, umfasst der Baukasten Basismodulvarianten für T-Nutenplatten, Rasterplatten und Vero-S Spannstationen. Als Schnittstelle zum Werkstück stehen serienmäßig feste Spannbolzen ohne Zentrierrand, zylindrische Spannbolzen sowie kegelförmige Spannbolzenverlängerungen zur Verfügung. Zum Ausgleich von Werkstücktoleranzen oder Wärmegang können zudem spezielle Spannbolzen mit schwimmendem Stichmaßausgleich in einer beziehungsweise zwei Achsen (je +/- 1mm) eingesetzt werden. Sämtliche Schnittstellen verfügen über eine spielfreie Kegelzentrierung, die zwischen den einzelnen Bauteilen eine Wechselwiederholgenauigkeit < 0,005 mm gewährleistet. Einführfasen an den Modulschnittstellen ermöglichen einen zügigen Aufbau der Spannsäulen, ohne dass sich die Komponenten verkanten. Die eigentliche Werkstückspannung erfolgt energieneutral über Federkraft, ist selbsthemmend und formschlüssig. Die Werkstücke bleiben also auch dann sicher gespannt, wenn der Druckluftschlauch nach dem Aktivierungsvorgang abgezogen wird. Um Lebensdauer und Prozesssicherheit zu erhöhen, sind sämtliche Funktionsteile, wie Grundkörper oder Spannschieber in gehärtetem, rostfreiem Stahl ausgeführt, absolut korrosionsbeständig und besonders einfach zu reinigen. Druckluft statt Schrauben Vor allem die Einfachheit des Systems verbunden mit der hohen Präzision waren für Pfeiffer ausschlaggebend. „Statt wie bei unseren gewohnten Direktspannlösungen umständlich mehrere Bolzen pro Modul einzuschrauben und mit dem Spannschlüssel anzuziehen, wird Vero-S einfach für kurze Zeit mit Druckluft beaufschlagt, schon sind die Spannsäule und das Werkstück sicher gespannt.“ Besonders aufwendig sei das konventionell geschraubte System gewesen, wenn Vorrichtungsplatten mit vier Spannsäulen unmittelbar auf Maschinentischen montiert wurden. „Da musste der Maschinenbediener zum Teil auf Knien durch die Maschine krabbeln, da er ansonsten keine Chance gehabt hätte, den Schlüssel richtig anzusetzen.“ 25 bis 30 Minuten seien jedes Mal vergangen, bis alle Schrauben angezogen waren. Jedes Mal musste der Maschinentisch zuvor von Spänen befreit werden, um Verletzungen zu verhindern. Für die Bediener sei die Belastung besonders groß gewesen, September 2019 161
