Spannvorrichtungen
1 Allgemeines
2 Anforderungen an Spannvorrichtungen von Werkzeugmaschinen
3 Mechanische Spannelemente
4 Magnetische Spannelemente
5 Hydraulische und pneumatische Spannelemente
1 Allgemeines
Mit Spannvorrichtungen werden Werkstücke für die Bearbeitung in einer genau bestimmten, eindeutig wiederholbaren Lage festgehalten. Die Spannvorrichtungen müssen dem zu bearbeitenden Werkstück entsprechen, damit es genau und sicher bearbeitet werden kann.
2 Anforderungen an Spannvorrichtungen von Werkzeugmaschinen
- Sicheres Spannen der Werkstücke
- Nur geringe Verformung der Werkstücke beim Spannen
- Hohe Wiederholgenauigkeit der Aufspannung
- Einfache, schnelle und sichere Handhabung
- Vielseitigkeit und Wiederverwendbarkeit der Spannelemente
- Leichter Austausch der Spannelemente
- Möglichst geringe Vorrichtungskosten
Spannvorrichtungen dienen auch dazu, Werkstücke nach der Fertigung zu prüfen oder Bauteile und Baugruppen für die Montage in ihrer Lage zu bestimmen. Werden Werkstücke nicht richtig oder gar nicht eingespannt, z. B. von Hand gehalten, kann dies zu schweren Verletzungen an Fingern und Händen oder sogar zur Amputation von Gliedmaßen führen.
Außerdem ist auch darauf zu achten, dass nach einem Werkstückwechsel die dafür erforderlichen Werkzeuge, wie z. B. Spannschlüssel wieder entfernt werden.
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Spannvorrichtungen |
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Spannvorrichtungen oder Spannelemente können die Spannkräfte mechanisch, magnetisch, hydraulisch oder auch pneumatisch aufbringen.
3 Mechanische Spannelemente
Die Spannkräfte der mechanischen Spannelemente werden durch Schrauben, Kniehebel, Spannkurven oder Spannexzenter aufgebracht. Vorteile von mechanischen Spannelementen sind die großen Spannkräfte und die Selbsthemmung (können sich von alleine nicht wieder lösen) der Spannelemente. Nachteile entstehen durch zeitraubendes Spannen, ungleiche Spannkräfte und durch die Gefahr des Verspannens.
Die bekanntesten mechanischen Spannelemente sind die Schraubstöcke. Sie dienen zum Spannen von kleinen und mittelgroßen Werkstücken mit geeigneter Form in der Einzel- und Kleinserienfertigung. Die Spannbewegung kann mechanisch oder auch hydraulisch erfolgen. Wird sie mechanisch betätigt, wird mittels einer Handkurbel die Spannkraft verstärkt.
4 Magnetische Spannelemente
Für das Spannen durch magnetische Spannelemente werden Magnetspannplatten verwendet. Zum Spannen mit Magnetspannplatten eignen sich nur ferromagnetische (magnetisierbare) Werkstoffe. Die Magnetfeldlinien schließen sich durch die zu spannenden Werkstücke hindurch und halten diese im magnetischen Feld fest.
Die Magnetplatten werden mit Hilfe von elektrischem Strom gesteuert. Sogenannte Elektro-Dauermagnetspannplatten benötigen zum Umschalten von Spannen auf Entspannen oder umgekehrt nur einen kurzen Stromimpuls. Zur Erzeugung der Spannkraft werden z. B. Dauermagnetkerne durch das Magnetfeld von Elektrospulen aufmagnetisiert. Während der Bearbeitung wird das Werkstück durch die Dauermagnete gehalten. Die Platte ist stromlos und erwärmt sich nicht. Dadurch ergibt sich eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit. Zum Lösen des Werkstücks werden über ein elektronisches Umpol-Steuergerät die Dauermagnetkerne mit Stromimpulsen entmagnetisiert.
Durch magnetisches Spannen können Werkstücke schnell, sicher und verzugsarm gespannt werden. Es wird eine Fünf-Seiten-Bearbeitung ohne Behinderung durch Spannelemente ermöglicht. Magnetisierte Werkstücke müssen nach dem Spannen entmagnetisiert werden.
5 Hydraulische und pneumatische Spannsysteme
Hydraulische Spannsysteme besitzen folgende Vorteile:
- Hohe Spannkraft bei geringem Platzbedarf
- Vielseitiger Einsatz
- Schneller Aufbau des Spanndrucks
- Große Steifigkeit der Spanneinrichtung
- Spannkrafteinstellung über die Maschinensteuerung
- Gleichgroße Spannkräfte an allen Spannstellen
Hydraulische Spannsysteme bestehen aus Druckerzeuger, Steuerventilen und Spannzylindern. Zur Druckerzeugung dienen Handpumpen, lufthydraulische Druckübersetzer und elektrohydraulische Pumpenaggregate.
- Handpumpen werden in der Montagetechnik bei fehlender Druckluft oder fehlendem elektrischen Netz verwendet.
- Lufthydraulische Druckübersetzer wandeln den niedrigen Betriebsdruck einer Druckluftanlage in einen hohen hydraulischen Spanndruck um.
- Mit elektrohydraulischen Pumpenaggregaten sind die meisten hydraulischen Spanneinrichtungen an Werkzeugmaschinen ausgerüstet. Sie bestehen aus dem Ölbehälter, dem Elektromotor mit Hydraulikpumpe, dem Druckbegrenzungsventil, Druckschalter, Wegeventil und Manometer.
- Hydraulische Spannzylinder können z. B. als Einschraubzylinder in die Vorrichtungen eingeschraubt oder z. B. als Zugzylinder aufgeschraubt werden.
- Bei Schwenkzylindern können die Werkstücke von oben eingelegt werden. Sie werden dort eingesetzt, wo die Spannpunkte während des Einlegens und Herausnehmens der Werkstücke frei sein müssen.Durch hydraulisches Spannen können Werkstücke einfach und schnell gespannt werden. Die gleichbleibende Spannkraft erhöht die Bearbeitungsgenauigkeit.
- Pneumatische Spannzylinder eignen sich für schnelle Schließ- und Öffnungsbewegungen der Spannvorrichtungen. Sie besitzen wegen des niedrigen, zulässigen Betriebsdruckes keine großen Spannkräfte. Wegen der Rückfederwirkung der Luft geben sie bei Überlastung nach. Deswegen werden Pneumatikzylinder oft mit selbsthemmenden Kniehebelspannern kombiniert.
