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Wann wird ein Spannzangenfutter verwendet?

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Gehen Sie nicht davon aus, dass das Standardfutter das richtige Spannmittel für jede Drehbankanwendung ist.

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Das Dreibacken-Kraftspannfutter ist für die meisten Anwender von CNC-Drehmaschinen das Standard-Werkstückspannmittel. Diese Art von Spannfutter ist vielseitig genug, um für eine Vielzahl von Drehanwendungen verwendet zu werden. Es ist jedoch nicht das beste Futter für alle Aufgaben. Das Spannzangenfutter ist eine alternative Spannvorrichtung, die wie das Backenfutter das zu drehende Teil mit mechanischer Kraft festhält. Ein Spannzangenfutter kann zwar nicht dieselbe Vielzahl von Werkstückgrößen aufnehmen wie ein Backenfutter, bietet aber Vorteile in Bezug auf Geschwindigkeit, Genauigkeit und Produktivität, die für bestimmte Arbeiten entscheidend sein können.

Bei der Entscheidung, welche Art von Futter besser geeignet ist, spielen mehrere Faktoren eine Rolle. Bei der Bewertung eines Spannzangenfutters gegenüber einem Backenfutter für eine bestimmte Drehbankanwendung sind alle folgenden Faktoren zu berücksichtigen.

Tragfähigkeit der Spindel

Die Drehmaschinenspindel hat ein maximal zulässiges Gewicht, das auf der Tragfähigkeit der Lager basiert. Wenn die Kombination aus dem Futter und dem Werkstück zu viel Gewicht hat, können die Lager überlastet werden. Bei Anwendungen, bei denen die Gefahr besteht, dass dieser Grenzwert überschritten wird, kann genau diese Gefahr die Wahl der Werkstückaufnahme bestimmen. Backenfutter sind in der Regel massiver als vergleichbare Spannzangenfutter, so dass das Spannzangenfutter die richtige Wahl ist, wenn eine Gewichtskontrolle erforderlich ist

Spindeldrehzahl

Beim Drehen mit besonders hohen Spindeldrehzahlen ist ein Spannzangenfutter in der Regel die bessere Wahl. Hierfür gibt es zwei Gründe.

Der eine Grund liegt in der Masse des Futters. Bei gleicher Spindelleistung, die ein Backenfutter und ein Spannzangenfutter antreibt, würde das massivere Backenfutter länger brauchen, um auf Geschwindigkeit zu beschleunigen. Die Beschleunigungszeit würde die Zykluszeit verlängern und die Produktivität verringern.

Ein weiterer Grund ist die Zentrifugalkraft, die bei hohen Drehzahlen ein erhebliches Problem darstellt, da sie mit dem Quadrat der Drehzahl zunimmt. Eine Verdoppelung der Spindeldrehzahl führt beispielsweise zu einer Vervierfachung der Zentrifugalkraft. Diese Kraft zieht die Spannbacken des Futters aus der Mitte heraus und führt zu einer Verringerung der Spannkraft. Bei einem Spannzangenfutter hat die Zentrifugalkraft jedoch keine nennenswerte Auswirkung. Daher ist die Spannkraft über den gesamten Drehzahlbereich konstanter.

Auszuführende Operation

Ein Spannzangenfutter übt die Spannkraft über den gesamten Umfang des Werkstücks aus und nicht nur auf bestimmte Kontaktbereiche. Das Ergebnis ist eine hohe Rundlaufgenauigkeit. Dies kann vor allem bei der zweiten Bearbeitung von Bedeutung sein, bei der die Genauigkeit im Vergleich zur ersten Bearbeitung eine Rolle spielt. Selbst wenn für die erste Bearbeitung ein Backenfutter verwendet wird, kann für die zweite Bearbeitung ein Spannzangenfutter verwendet werden, da es präziser spannt. Ein Backenfutter mit gebohrten weichen Backen hat eine Wiederholgenauigkeit von 0,0006 bis 0,0012 Zoll TIR. Ein Spannzangenfutter bietet normalerweise eine Wiederholgenauigkeit von 0,0005 Zoll TIR oder besser. Das Spannzangenfutter kann auch während der Installation auf Konzentrizität eingestellt werden, um die Genauigkeit der Sekundärbearbeitung weiter zu verbessern.

Werkstückabmessungen

Spannzangenfutter sind am besten für Werkstücke mit einem Durchmesser von weniger als 3 Zoll geeignet.

Ein Spannzangenfutter kann auch die Länge des Werkstücks einschränken. Insbesondere schränkt ein Spannzangenfutter den axialen Verfahrbereich (Z-Achse) der Maschine ein, da es länger ist als ein Backenfutter. Wenn die Bearbeitungslänge eines Werkstücks so groß ist, dass fast der gesamte verfügbare Verfahrweg der Maschine benötigt wird, um es zu bearbeiten, dann wird diese Anforderung wahrscheinlich die Verwendung eines Backenfutters vorschreiben.

Losgröße

Sowohl sehr große als auch sehr kleine Losgrößen sprechen für den Einsatz eines Spannzangenfutters.

Bei kleinen und großen Losgrößen liegt der Vorteil des Spannzangenfutters in der Umrüstzeit. Der Backenwechsel dauert bei einem Standardbackenfutter etwa 15 bis 20 Minuten, bei einem speziell für den Schnellwechsel ausgelegten Backenfutter 1 Minute, während die Spannzange in einem Spannzangenschnellwechselfutter in 15 bis 20 Sekunden gewechselt werden kann. Die Zeitersparnis summiert sich bei häufigen Wechseln.

Ähnliche Zeiteinsparungen beim Spannen ergeben sich bei großen Losgrößen. Ein Spannzangenfutter benötigt weniger Zeit zum Öffnen und Schließen als ein Backenfutter, wodurch sich die Zykluszeit verkürzt, weil die spanlose Zeit von einem Teil zum nächsten reduziert wird.

Größenbereich der Werkstücke

Ein Spannzangenfutter lässt sich unter anderem deshalb schneller öffnen und schließen, weil der Betätigungshub kürzer ist. Im Vergleich zu einem Backenfutter ist ein Spannzangenfutter in der Auswahl der Werkstückgrößen, die es aufnehmen kann, stärker eingeschränkt.

Spannzangenfutter tauschen im Wesentlichen Flexibilität gegen Geschwindigkeit. Wenn die Größe der Werkstücke gleichbleibend ist, ist ein Spannzangenfutter schneller. Wenn die Größe der Werkstücke jedoch stark variiert, kann ein Backenfutter erforderlich sein, um die gesamte Bandbreite an Werkstücken aufzunehmen.

Arten von Materialien

Für warmgewalzten Stahl, Gussstücke, Schmiedestücke und Strangpressprofile sind Standardbackenfutter aufgrund der Durchmesserschwankungen, die bei all diesen Werkstücken auftreten, besser geeignet. Kaltgewalztes Material hingegen ist in der Regel gleichmäßiger im Durchmesser und daher besser für Spannzangenfutter geeignet.

Das Fehlen einer Durchmessermessung ist jedoch nicht unbedingt ein Hindernis für die Verwendung eines Spannzangenfutters. Für stranggepresste Stangen, die nach Maß gefertigt werden, können Spannzangen für unrunde Querschnitte vorgesehen werden.

Vorteile von Spannzangenfuttern

. Geringes Gewicht

. Schnelle Beschleunigung

. Geringere Beeinträchtigung durch die Zentrifugalkraft

. Enger Rundlauf

. Schnelles Spannen

. Schneller Spannzangenwechsel für Teilewechsel

Nachteile von Spannzangenfuttern

. Begrenzter Bereich von Werkstückgrößen

. Großes Achsmaß

. Besser geeignet für kleine Teile

. Besser geeignet für Werkstücke mit gleichmäßigem Durchmesser

Das Szenario der Gegenspindel

Drehmaschinen mit Gegenspindeln werden häufig bei Anwendungen mit hohen Stückzahlen eingesetzt, bei denen Spannzangenfutter erhebliche Einsparungen ermöglichen. Da diese Maschinen in der Lage sind, alle Flächen eines Werkstücks in einem Zyklus zu bearbeiten, werden sie häufig mit Stangenladern gekoppelt, um eine kontinuierliche Folge von Werkstücken unbeaufsichtigt zu fertigen. Bei diesen Anwendungen kann sich die Zeitersparnis bei der Betätigung der Spannzange, die für ein einzelnes Teil gering sein mag, zu einer beträchtlichen Zeitersparnis summieren, wenn man sie auf den gesamten Produktionslauf umlegt.

Das Spannfutter-Arsenal

Bei der Wahl zwischen Backen- und Spannzangenfutter ist noch eine dritte Option zu berücksichtigen. Es kann kosteneffizient sein, beide Futtertypen vorrätig zu halten und je nach den Umständen von einem zum anderen zu wechseln. Der Wechsel von einem Backenfutter zu einem Spannzangenfutter oder umgekehrt sollte nicht länger als 20 Minuten dauern. Das Backenfutter kann auf der Maschine verbleiben, um eine unvorhersehbare Anzahl von Teilen zu bearbeiten. Wenn die Maschine jedoch eine große Charge oder mehrere Chargen von Teilen mit gleichbleibender Größe bearbeiten soll, kann der Produktivitätsgewinn durch ein Spannzangenfutter den Zeitaufwand für den Futterwechsel mehr als wettmachen.

Wartung von Spannsystemen

Die ordnungsgemäße Wartung von Spannsystemen ist wichtig. Sie kann sogar noch wichtiger sein als die Wartung von Werkzeugmaschinen. Die meisten modernen CNC-Werkzeugmaschinen verfügen über umfangreiche Logikprogramme, die die Werkzeugmaschine überwachen und vor maschinenbedingten Problemen schützen sollen. Aber ähnliche automatische Schutzmaßnahmen für Maschinenzubehör gibt es im Allgemeinen nicht. Hinzu kommt, dass ein Ausfall des Spannsystems - sei es aufgrund eines Bedienerfehlers oder einer Beschädigung durch einen früheren Unfall - katastrophale Folgen für die Maschine und die Arbeit haben und für den Bediener gefährlich sein kann. Zu den Standardverfahren sollte eine kurze Überprüfung des Spannsystems gehören, bei der sichergestellt wird, dass alles fest sitzt und sich nichts bewegt hat, wenn eine neue Komponente in das Spannsystem geladen wird.