CNC-Spanntechnik meistern: Die 10 wichtigsten Spannmittel, die jeder Zerspaner kennen muss

Entdecken Sie die zehn gängigsten Spannmittel-Typen und welches für Ihr Fräsprojekt am besten geeignet ist – in diesem CNC-Spanntechnik-Überblick.

Spannmittel und Werkstückspannung können herausfordernde Aspekte des CNC-Fräsens sein. Designer haben über Jahrzehnte verschiedene Wege gelernt und geteilt, um Teile an Ort und Stelle zu klemmen. Die zehn gängigsten Spannmittel reichen von CNC-Schraubstöcken bis zu Selbstspannung und Vakuumspannung.

John Saunders von NYC CNC erstellte eine Video-Serie, die die Top 10 CNC-Spanntechnik-Typen aufschlüsselt – von Weichbacken bis zu kundenspezifischen Vorrichtungen. Wir haben all seine begleitenden Videos in diesem Artikel eingebunden, um Ihnen einen detaillierten Blick auf jeden Spanntechnik-Typ zu geben.

Was ist CNC-Fräsen?

Bevor wir beginnen: Was ist Computer Numerical Control (CNC) Fräsen? CNC-Fräsen ist ein Bearbeitungsprozess, der computergesteuerte Steuerungen und rotierende Mehrschneiden-Werkzeuge nutzt, um Material vom Werkstück sukzessive zu entfernen und ein spezifisches oder individuelles Teil, Produkt oder Vorrichtung zu erstellen. Daher ist dieser Prozess schneller und präziser als traditionelle Bearbeitungsprozesse. Wichtig: CNC-Fräsen ist nicht auf Metallbearbeitung beschränkt.

Ingenieure können auch Kunststoff, Glas und Holz für diverse Anwendungen bearbeiten. Der Fräsprozess beginnt mit einem 2D- oder 3D-Produktdesign in CAD-Software (Computer-Aided Design). Dann konvertiert und bereitet der Ingenieur die Datei in CAM-Software (Computer-Aided Manufacturing) für das Fräsen vor. Anschließend wird das Produkt in die Maschine geladen und die physische Produktion beginnt.

Arten der Spanntechnik

Sehen wir uns die besten Wege an, Material in CNC-Maschinen zu spannen – einschließlich Schraubstöcke, Weichbacken, Vakuumspannung und mehr. Viel Spaß!

1. Schraubstock-Arbeit

Viele kennen den traditionellen Schraubstock, oft für Holzbearbeitung oder Heimwerkerprojekte genutzt. Traditionelle Schraubstöcke haben oft Riffelungen oder Zähne, die in das geklemmte Objekt einschneiden. CNC-Schraubstöcke hingegen nutzen präzise flache Kanten. Die Klemmkraft eines CNC-Schraubstocks ist weit größer als bei traditionellen. CNC-Schraubstöcke nutzen zwei geneigte Ebenen, die gegeneinander wirken. Wenn die Spindel angezogen wird, drückt das obere Dreieck gegen das untere am beweglichen Backen. Dies erzeugt eine starke Klemmkraft nach vorne und unten.

2. Weichbacken

Weichbacken halten Teile, die mit Standard-flachen Schraubstockbacken schwer zu spannen wären. Sie können Weichbacken 3D-drucken oder fräsen auf die exakten Spezifikationen für diverse CNC-Projekte und runde Objekte halten. Ein Nachteil: Die zwei Schrauben, die sie am Schraubstock halten, müssen berücksichtigt werden. Zerspaner sollten auch darauf achten, jegliche Variation in Durchmesser, Toleranz oder Größe des von Weichbacken gehaltenen Materials zu vermeiden. Ungleichmäßiger Druck kann katastrophale Ausfälle verursachen.

3. Runde Teile und Futter

5C-Spannzangen, Expansionsdorne und Futter halten runde Materialien in einem CNC-Schraubstock, einer Vorrichtungsplatte oder einer vierten Achse. 5C-Spannzangen gleiten direkt in die Schraubstockblöcke und können für runde Objekte von 1/16 Zoll bis 1 Zoll genutzt werden. Expansionsdorne sind erweiterbare Kerne, über die ein Produkt geschoben wird. Die Dorne drücken von innen mit gleichmäßigem Druck nach außen. Futter sind ideal, um runde Objekte vertikal zu halten.

4. Große Teile

Große Teile sind meist Gegenstände, die nicht in einen traditionellen 6-Zoll-Schraubstock passen. Sie können direkt auf der CNC-Maschine platziert und einfach mit einer Vorrichtungsplatte, Mod-Schraubstöcken und anderen Klemmen bearbeitet werden.

5. Mehrteil-Spannung

Mehrteil-Bearbeitungs-Workflows erlauben Zerspanern, CAD und CAM um mehrere Teile herum zu programmieren. Dies ermöglicht der CNC-Maschine, mehrere Teile gleichzeitig zu fertigen. Weiterhin erlauben Dual-Station-Schraubstöcke Op-1- und Op-2-Programmierkoordinaten.

6. Kundenspezifische Vorrichtungen

Kundenspezifische Vorrichtungen sind auf die Bedürfnisse des Zerspaners zugeschnitten. Die Nutzung von Fusion 360 erlaubt Designern, komplexe Workflows zu erstellen, um kundenspezifische Vorrichtungen für Produkte zu fräsen, die kein anderer Schraubstock halten kann.

7. Vakuumspannung und Dünnwandteile

Vakuumspannung bietet etwa 14 psi (Pfund pro Quadratzoll) Haltekraft. Dies ist eine ausgezeichnete Alternative zum Halten von Dünnwandteilen, die in anderen Schraubstocktypen nicht gut klemmen oder beschädigt würden.

8. Superkleber-Spannung

Anders als typische Superkleber-Anwendungen unterscheidet sich Superkleber-Spannung durch das Aufbringen einer Klebebandschicht zwischen Vorrichtung und Produkt. Dies hält den Superkleber von der CNC-Maschine und dem Produkt fern. Dieser Haltprozess kann mit Vakuumspannung kombiniert werden, wenn das Teil groß genug ist, um zusätzliche Klemmkraft zu benötigen.

9. Stegverbinder und Fensterbearbeitung

Fensterbearbeitung vereinfacht die Spanntechnik für den festen Strom für die zweite oder dritte Operation, indem das Produkt/Material als eigene Vorrichtung dient. Dies wird durch Stegverbinder erreicht. Ein Steg ist ein letztes Stück, das ein selbstgespanntes Teil hält.

10. 4. und 5. Achsen-Arbeit

Bei 4-Achsen- und 5-Achsen-Bearbeitung bewegt sich das Material dynamisch in der CNC-Maschine. Oft wird bei 4-Achsen-Bearbeitung eine Spannzange oder ein Futter verwendet. Für kleinere Teile kann ein Rundtisch (Trunnion) helfen, verschiedene Drehwinkel zu erreichen. Sie können auch das Produkt als eigene Vorrichtung nutzen. Kundenspezifische Vorrichtungen können aus Material gefertigt werden, um direkt am Produkt anzubringen und in der Maschine zu halten.

Spanntechnik ist eine Schlüsselkomponente jedes CNC-Fräsprojekts. Engineering wurzelt in Präzision und Innovation, und Spanntechnik ist ein weiterer wichtiger Schritt im Fräsprozess. Wo Material ist, gibt es einen Weg, es zu spannen, um selbst die komplexesten Designs zu produzieren.

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