Die richtigen CNC-Spannmittel & Vorrichtungen wählen für maximale Bearbeitungseffizienz

Warum gibt es bei derselben Maschine mehrfache Unterschiede in der Produktionseffizienz?

Ungeeignete Spannvorrichtungen oder Spannmittel für CNC-Werkzeugmaschinen reduzieren die Produktionseffizienz drastisch.

Wie lässt sich die Auslastung von CNC-Maschinen steigern?

Die Wahl der Spannmittel hat großen Einfluss. Bei der Auswahl und Anwendung von CNC-Spannmitteln besteht noch großer Optimierungspielraum, da hier erhebliches wirtschaftliches Potenzial liegt.

Spannvorrichtungen sind unverzichtbare Einrichtungen in der CNC-Fertigung. Es gibt viele Typen von CNC-Maschinenspannvorrichtungen. Die Auswahl muss jedoch den CNC-Fertigungsanforderungen entsprechen. Falsche Spannmethoden führen zu Werkstück- und Werkzeugschäden durch Vibration, Stoß, Schneideneinbruch, Werkstücklockerung – alles Ursachen für Fehler an CNC-gefertigten Produkten. Hier folgt eine detaillierte Anleitung zur richtigen Auswahl und Nutzung von CNC-Spannvorrichtungen.

Was ist eine CNC-Spannvorrichtung?

Gängige CNC-Dreh- oder Frässpannvorrichtungen sind Werkzeuge oder Geräte zum Positionieren und Spannen von Werkstücken während der Bearbeitung. Sie nehmen große Schneidkräfte auf, führen das Werkzeug beim Schneiden und gewährleisten schnellen Wechsel, reibungslosen Betrieb sowie Konsistenz und Austauschbarkeit aller gefertigten Teile. Die meisten Vorrichtungen bestehen aus zwei Komponenten: einem fest am Maschinenkörper montierten, unbeweglichen Teil und einem oder mehreren beweglichen Spannbacken. CNC-Spannvorrichtungen bestehen meist aus niedriglegiertem Stahl, Edelstahl und anderen Legierungsstählen, in verschiedenen Größen und Konfigurationen. Das Ziel: Wirtschaftlichkeit steigern.

Wie wählt man CNC-Spannvorrichtungen richtig aus?

Die richtige Auswahl und Nutzung von CNC-Spannvorrichtungen ist die Basis effizienter Bearbeitung. Vor dem Kauf müssen Bearbeitungsmerkmale und Spannvorrichtungstypen verstanden werden. Maschinenbau umfasst zwei Typen: Einzelstücke/Mehrsorten/Kleinserien; Wenigsorten/Großserien.

Folgende Richtlinien helfen bei der Wahl des richtigen CNC-Spannsystems für Klein- und Großserienfertigung.

CNC-Spannvorrichtungen für Kleinserienfertigung wählen:

Grundsätzlich eignen sich modulare Spannvorrichtungen für Kleinserien.

Baukasten-/Kombinationsspannvorrichtungen

Kombinationsspannvorrichtungen, auch „Baukastenspannvorrichtungen“ genannt, bestehen aus standardisierten, unterschiedlich funktionierenden, dimensionierten Spannkomponenten.

Kunden können je nach Bearbeitungsanforderung verschiedene Maschinen-Spannvorrichtungen wie „Baukastensteine“ schnell zusammenbauen.

Da modulare Spannvorrichtungen Konstruktions- und Fertigungszeit sparen, verkürzen sie die Produktionsvorbereitungszeit erheblich, verkürzen damit den Kleinserien-Fertigungszyklus und steigern die Effizienz.

Zusätzlich bieten modulare Spannvorrichtungen: hohe Positioniergenauigkeit, große Spannflexibilität, Wiederverwendbarkeit, Energie- und Materialersparnis, niedrige Betriebskosten.

Daher sind modulare Spannvorrichtungen für Kleinserien, besonders bei komplexen Produktgeometrien, erste Wahl.

Die Kombinationsvorrichtung kann zwei zusätzliche Komponenten umfassen:

Präzisions-Schraubstöcke:

Diese sind Montageteile im modularen Spannsystem und richten das Werkzeug in der Vorrichtung aus. Wenn die Spannkraft 5000 kgf übersteigt, wird deren Einsatz empfohlen, um den Werkzeugkörper vor Spannkraftverformung zu schützen. Kombinierte Präzisions-Schraubstöcke bieten schnelle Montage (Demontage), schnelles Spannen – verkürzen Rüstzeit und steigern Kleinserieneffizienz.

Spannbasis (Aufnahmeplatte):

Die Spannbasis ist eine Platte zwischen Positionierfläche und Werkstück. Sie dient der präzisen Werkstückausrichtung für korrekte Werkzeug-Werkstück-Interaktion beim CNC-Fräsen.

CNC-Spannvorrichtungen für Großserienfertigung wählen

Die „Werkstückspannzeit“ herkömmlicher manueller Maschinen-Spannvorrichtungen kann 10–30 % der Großserien-Bearbeitungszeit ausmachen.

Damit wird „Werkstückspannen“ zum Schlüsselfaktor für Produktionseffizienz und zum Hauptangriffsziel der Spannvorrichtungsoptimierung.

Für Großserien sollten Spezialspannvorrichtungen mit schnellem Positionieren und Spannen (Lösen) eingesetzt werden. Bevorzugt folgende drei Typen: hydraulische/pneumatische Spannvorrichtungen, elektropmanente Magnetspannvorrichtungen, Spannbasen.

Hydraulische / Pneumatische Spannvorrichtungen:

Hydraulisch/pneumatische Spannvorrichtungen nutzen hydraulische oder pneumatische Komponenten als Energiequelle, um Positionierung, Abstützung und Spannen des Werkstücks über hydraulische/pneumatische Elemente zu realisieren. Sie bestimmen präzise und schnell die gegenseitige Position von Werkstück, Maschine und Werkzeug.

Werkstücklagegenauigkeit wird durch die Vorrichtung garantiert, Bearbeitungsgenauigkeit ist hoch, Positionier- und Spannprozess schnell – große Zeitersparnis beim Spann- und Lösevorgang. Zusätzliche Vorteile: kompakte Bauweise, Mehrstationsspannen, hochgeschwindiges Schwerzerspanen, Automatiksteuerung.

Diese Vorteile machen sie geeignet für CNC-Werkzeugmaschinen, Bearbeitungszentren, flexible Fertigungslinien, besonders für Großserien.

Elektropmanente Magnetspannvorrichtungen:

Elektropmanente Magnetspannvorrichtungen nutzen neuartige Permanentmagnetwerkstoffe (z. B. Neodym-Eisen-Bor) als Kraftquelle und moderne Magnetkreisprinzipien. Spann- und Lösprozess dauert nur ca. 1 Sekunde, verkürzt die Rüstzeit drastisch. Geeignet für Klein- und Großserien, Spannkraft ≥ 450 kgf.

Elektropmanente Magnetspannvorrichtungen verkürzen Spannzeit, reduzieren Spannvorgänge, steigern Spannereffizienz. Zahlreiche Bearbeitungspraxen zeigen: Sie verbessern die Gesamteffizienz von CNC-Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszentren erheblich. Herkömmliche Positionier- und Spannlemente beanspruchen viel Bauraum; elektropmanente Magnetspannvorrichtungen verzichten darauf.

Vorteile: hohe Spannzeit, einfache Mehrstationsspannung, Mehrseitenbearbeitung, stabiler und zuverlässiger Halt, energiesparend, automatiksteuerbar. Geeignet für Klein- und Großserien.

Spannbasis

Die glatte Spannbasis verkürzt die Fertigungszeit von Spezialspannvorrichtungen und reduziert die Rüstzeit, verkürzt damit den Gesamt-Großserienzyklus und steigert die Produktionseffizienz. Gleichzeitig sinken die Fertigungskosten von Spezialspannvorrichtungen. Daher ist die glatte Spannbasis besonders für Großserien mit engen Taktzeiten geeignet.

Die Auswahl von CNC-Bearbeitungsspannvorrichtungen obliegt dem CNC-Maschinenbediener. Bediener sollten geschult sein, die richtige Wahl zu treffen. Deshalb sollte man CNC-Fertiger mit langjähriger Erfahrung und Expertise für Bearbeitungsprojekte wählen – wie SANS Machining. Das Unternehmen fertigt nach ISO 9001:2015. Das Werkstattpersonal verfügt über umfangreiche Betriebserfahrung. Sollte ein Produktionsproblem Teile unbrauchbar oder beschädigt machen, ersetzen oder reparieren wir kostenfrei.