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Mit Power spannen ohne Deformation

Spanntechnik: Magnete reduzieren Rüstzeiten und schaffen Flexibilität
Mit Power spannen ohne Deformation

Große Gussteile fixiert ein ostwestfälischer Maschinenbauer mit Magnetspanntechnik auf seinen Bearbeitungszentren. Das geht schnell, hält sicher und sorgt für eine gute Zugänglichkeit von fünf Seiten – um nur einige der Vorteile zu nennen.

Große Gussteile dienen in einer Vielzahl von Maschinen als stabiles Rückgrat. Im Endprodukt meist unsichtbar im Innern verbaut, sorgen sie für einen sicheren Halt der einzelnen Maschinenkomponenten und definieren den Bewegungsradius von schweren Aggregaten. Bei der Bearbeitung der Gussteile spielt Präzision eine große Rolle. Darüber hinaus gilt es aber auch hier, Rüstzeiten im Auge zu behalten und für eine hohe Maschinenauslastung zu sorgen. Innovative Spannlösungen können dabei einen echten Vorsprung verschaffen. So setzt der Maschinenbauer Kolbus GmbH & Co. KG in ostwestfälischen Rahden in der Fertigung auf die Magnetspanntechnik des Lauffener Spann- und Greiftechnikspezialisten Schunk GmbH & Co. KG.

Kolbus ist ein mittelständischer Vorzeigebetrieb im Bereich der papierverarbeitenden Industrie. Mit 1300 Mitarbeitern bietet das Unternehmen weltweit ein umfassendes Produktprogramm an Buchbindereimaschinen an. Über 30 Typen um Bücher und gebundene Produkte herzustellen vertreibt das Unternehmen weltweit. Dabei ist die Fertigungstiefe extrem hoch. Von der eigenen Gießerei über die hochpräzise Produktion bis hin zu Montage und Kundenservice reicht das eigene Leistungsspektrum. Rund 110 000 selbst gefertigte Teile werden in den aktuellen Kolbus-Maschinen verbaut beziehungsweise als Ersatzteile für Vorgängermodelle bereitgehalten.
Fürs Bearbeiten unterschiedlicher Gussteile aus GGG 60 setzen die Rahdener das 5-Achsen-Portalbearbeitungszentrum TFS der Marke Droop+Rein ein, fürs Spannen der Werkstücke die Magnetspannplatten von Schunk. Deren Vorteil: eine sehr gute Bearbeitungsqualität, schnelles Rüsten und eine hohe Flexibilität, was wiederum zu einer hohen Auslastung des Portalbearbeitungszentrums beiträgt. Zudem ermöglichen sie in nur einer Aufspannung eine sehr gute Zugänglichkeit der großen und schweren Werkstücke auf fünf Seiten.
Die Sonderplatten in Parallelpoltechnik entwickelte Schunk speziell für die besonderen Anforderungen bei Kolbus. Eine individuell definierte Aufteilung der Pole sowie Indexierbohrungen stellen sicher, dass die Platten jederzeit schnell und sicher umgebaut werden können. Auf diese Weise ist eine besonders hohe Flexibilität in der Fertigung gewährleistet. Werkstücke unterschiedlicher Größe und Form lassen sich auf ein und derselben Magnetspannplatte fertigen. Über auswechselbare Polverlängerungen passt sie sich der Kontur des Werkstücks an, was wiederum für sicheren Halt sorgt und die Oberfläche der hochwertigen Parallelpolplatte schont. Separates Unterfüttern und Unterbauen beziehungsweise ein zeitaufwändiges Feinjustieren von manuellen Spannelementen entfällt. Die Polverlängerungen haben bei Kolbus eine Höhe von 142 mm. Außerdem verwenden die Ostwestfalen Distanzstücke mit einer Dicke von bis zu 50 mm.
Gegenüber der konventionellen Aufspannung wird das Gussteil durch das Magnetspannsystem flächig und damit vollkommen gleichmäßig fixiert. Deformationen, Werkstückverspannungen, Quetschungen durch punktuelle Spannungen oder Beschädigungen der Oberfläche sind quasi ausgeschlossen – ein wesentlicher Pluspunkt gerade bei der Fertigung präziser Teile. Mit Hilfe der Magnetspanntechnik können bei flächigen Werkstücken Planparallelitäten bis herunter auf 0,02 mm erreicht werden. Zudem minimiert Magnos laut Schunk Vibrationen bei der Bearbeitung und schont auf diese Weise die eingesetzten Werkzeuge. Gerade bei hochwertigen Tools reduziert das die Kosten deutlich.
Aufgrund der speziellen Anforderungen kommen bei Kolbus Magnetspannplatten mit einer besonders hohen Dichte des Magnetfelds zum Einsatz. Auf diese Weise kann die große Distanz des Werkstücks zur Magnetspannplatte und ein möglicher Luftspalt überbrückt werden. Die theoretische Gesamthaltekraft der Sonderplatten bei den Rahdenern beträgt jeweils rund 500 kN.
Das Magnos-System basiert auf Elektropermanentmagneten. Eine Stromzufuhr ist nur zum Aktivieren und Deaktivieren der Magnete erforderlich. Dabei ist die Handhabung denkbar einfach: Das ferromagnetische Werkstück wird aufgelegt, der Strom aktiviert und im Bruchteil einer Sekunde sorgt der permanente Elektromagnet für sicheren Halt – auch nachdem der Strom wieder abgeschaltet wird. Das Feinjustieren der Spannelemente oder das Umspannen des Werkstücks im Bearbeitungsprozess entfallen. Vergleichsmessungen bei Anwendern des Systems haben gezeigt, dass Rüstzeit-Einsparungen zwischen 30 und 50 % möglich sind und sich so die Stillstandzeiten der Maschinen deutlich reduzieren lassen. Die Investitionskosten für die neue Spanntechnik amortisieren sich dadurch oft schon innerhalb kürzester Zeit.
Die Magnetspannplatten der Lauffener haben einen stabilen Stahlgrundkörper aus C45 und werden in Monoblockbauweise auf modernen Bearbeitungszentren hergestellt. Ihre Stabilität, Steifigkeit und Robustheit verhindern Vibrationen und sorgen auf diese Weise laut Schunk für ein sehr gutes Bearbeitungsergebnis sowie für die Langlebigkeit der Magnetspannplatte.
Eine auf den Grundkörper zugeschnittene Spezialisolierung gewährleistet den exakt definierten umpolbaren Magnetfluss der Parallelpole. Die Magnetspannplatten enthalten elektromagnetische Spulen, die einen umpolbaren AlNiCo-Magneten umgeben. Die gleichmäßige Drahtwicklung und eine zusätzliche Spezialisolierung gewährleisten einen kontrollierten und stabilen Magnetfluss. Die Vielzahl von AlNiCo-Magneten sorgt für eine große Feldstärke und damit für eine sehr gute Luftspaltüberbrückung. Auf der elektromagnetischen Spule werden die stabilen Magnos-Parallelpole aus Stahl mit verzinkter Oberfläche fest fixiert.
Beim speziellen High-End-Abdichtverfahren werden die Polzwischenräume mit hochfestem Kunstharz ausgegossen. Das zweischichtige Harz, der vernickelte Plattenkörper sowie die verzinkten Magnetpole schützen die Magnetspannplatte vor Korrosion. Zudem ist sie auf diese Weise resistent gegen aggressive Kühlemulsionen. Die Kunden profitieren von der Zuverlässigkeit und von der langen Lebensdauer.
Die Magnetspanntechnik Magnos ist maschinenunabhängig einsetzbar, erfordert keine Planung im Vorfeld und setzt keine Systemtechnik und Systemanbindung voraus. Eingriffe in die Maschinenprogrammierung sind nicht erforderlich. Aus diesem Grund bietet sie sich auch als ergänzende Spannlösung in der modernen Fertigung an.
Schunk legt auch bei seinen Magnetspannplatten großen Wert auf Qualität und Service. Die Schwaben bieten einen Reparaturservice an, der Magnetspannplatten – unabhängig vom Hersteller – kostengünstig instandsetzt. Das soll auch dazu beitragen, dass sich die innovative Technik weiter durchsetzen kann.
Marc Heinrich Produktmanager Magnetspanntechnik bei Schunk, Lauffen

Kosteneffizienz
Große, flächige Bauteile einfach auflegen, Strom aktivieren, und schon ist das Teil sicher und deformationsfrei fixiert. Dabei ist das Werkstück von fünf Seiten zugänglich und kann entsprechend rundum fertigbearbeitet werden. Und bei Bedarf lässt sich die Spannvorrichtung ebenso einfach umbauen. Möglich macht das die Magnetspanntechnik Magnos. Je nach Anwendung soll sich damit die Rüstzeit um 30 bis 50 % reduzieren lassen.
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