Mit einem Adapter lassen sich auch geometrisch komplexe Teile wie dieser Prototyp für ein Tiefziehteil per Vakuumspannsystem prozesssicher fixieren.

Mit einem Adapter lassen sich auch geometrisch komplexe Teile wie dieser Prototyp für ein Tiefziehteil per Vakuumspannsystem prozesssicher fixieren.

Neben der Fertigung von Prototypen, der Serienproduktion von zerspanend gefertigten Teilen und dem Aufbau von Funktionsbaugruppen finden sich im Portfolio der Ackermann CNC-Technik in Ditzingen-Heimerdingen Eigenprodukte wie ein Schraubstock-Teilapparat, verstellbare Winkelfräser und auch ein modular aufgebautes Vakuumspannsystem. Die Spannlösung wurde entwickelt, um in der eigenen Fertigung Werkstücke mit einem möglichst universellen System einfach und schnell, dabei aber präzise und prozesssicher spannen zu können.

„Als wir vor mehr als zehn Jahren unser Vakuumspannsystem konzipierten, gab es nichts Vergleichbares am Markt“, erklärt Armin Ackermann, Geschäftsführer des Unternehmens. „Wir entwickelten eine Kombination aus Raster- und Vakuumspannplatte, die Basis für einen ganzen Baukasten geworden ist.“ Denn die Werkstücke, die bei Ackermann bearbeitet werden, sind höchst unterschiedlich. Und nicht selten schwierig zu spannen.

Zu einem hohen Anteil sind es Aufträge von Automobilherstellern oder deren Zulieferern, die den 20-Mann-Betrieb immer wieder vor neue Herausforderungen stellen. „Eine unserer Stärken ist,

Prototypen in Losgröße 1 ebenso effizient zu fertigen wie Serien in Stückzahlen von beispielsweise 8000 pro Woche – das hängt von den Spezifikationen des Bauteils ab“, betont Ackermann. „Unsere Kunden schätzen, dass sie alles aus einer Hand bekommen und ihr Know-how nicht unnötig streuen müssen.“

Ackermann Manometer

Wichtig ist, dass der Unterdruck konstant gehalten wird. Eine Venturi-Düse gibt Druckschwankungen direkt ans Vakuumspannsystem weiter – besser ist eine leistungsfähige
Vakuumpumpe.
Bild: fertigung

Meine Meinung

Erst denken, dann spannen

Die Zerspaner bei Ackermann sind die eifrigsten Anwender ihres eigenen Spanntechniksystems: Aufgrund der großen Vielfalt der im Unternehmen zu zerspanenden Werkstücke verfügen sie inzwischen über fundiertes Know-how und einen reichen Erfahrungsschatz. Beides ist wichtig, denn gerade die Vakuumspanntechnik fordert einen intelligenten Einsatz. Wenn man indes die Grenzen der Technologie kennt, lassen sich mit viel Kreativität und wenig Aufwand auch „unmögliche“ Werkstücke schnell und prozesssicher spannen.
Richard Pergler

Kreative Lösungen bestimmen die Bearbeitungsstrategie

Ackermann Zerspanung

Intelligent kombiniert : Das als Systembaukasten konzipierte Vakuumspannsystem von Ackermann ist für unterschiedlichste Bearbeitungsfälle geeignet.
Bild: fertigung

Beim Rüsten der Werkstücke verfügen die Mitarbeiter inzwischen über langjährige Erfahrung und entsprechendes Know-how. Kreative Lösungen bestimmen die effiziente Bearbeitungsstrategie: „Es lohnt sich, wenn man ins Rüsten im Vorfeld Zeit für Überlegungen investiert“, ist sich Ackermann sicher. „Dabei ist von Vorteil, Stärken und Schwächen der einzelnen Spanntechnologien genau zu kennen und sie entsprechend einzusetzen.“

So auch bei einem Prototypen für ein späteres Tiefziehteil, mit dem der Kunde die Einbausituation und die Funktion verifizieren will. „Das Teil mit additiven Verfahren herzustellen ist rationell nicht möglich – für die Funktionsprüfung ist eine hohe Festigkeit notwendig“, erklärt Ackermann. „Am Werkstück, das in seiner späteren Funktion rotiert, soll zudem die Drehzahl gemessen werden. Deshalb muss das Teil magnetisch aktiv sein.“ Die Wahl fiel auf den Werkstoff 16 MnCr 5, einen MnCr-legierten Einsatzstahl. Die Rohlinge werden vor der Fräsbearbeitung spannungsarm geglüht, um unerwünschten Verzug zu minimieren.

Die Rohteile, die als Ringe ausgeführt waren, wurden zunächst auf einer Mazak-3-Achs-Maschine von Hand in ein 3-BackenFutter eingelegt, dort überfräst und auf einer Seite

Ackermann Exzenter

Mit kleinen Zubehörteilen wie diesem Exzenter lassen sich kritische Bearbeitungskräfte zuverlässig aufnehmen.
Bild: fertigung

fertigbearbeitet. Beim Bearbeiten der zweiten Seite ist die Herausforderung, dass das Teil relativ dünnwandig ist und dabei hohe Ansprüche an die Oberflächen gestellt werden. „Das 3-Backen-Futter kommt dafür nicht in Frage“, erläutert Ackermann. Stattdessen setzen die versierten Zerspaner auf eine Lösung, die auf dem Baukasten des eigenen Vakuumspannsystems basiert.

Auf einen Blick

Vakuumspanntechnik

Das Werkstückspannverfahren arbeitet mit dem atmosphärischen Druck, der das Werkstück gegenüber einem evakuierten Volumen mit Unterdruck auf die Spannplatte oder einen entsprechend geformten Adapter drückt. Von Vorteil ist, dass sich Störkonturen aufgrund der Spannung intelligent minimieren lassen und dass die Spannung auf dem Werkstück keine Spuren, Kerben oder Kratzer – hinterlässt. Nachteil ist die unter Umständen hohe Anfälligkeit gegen seitliche Verschiebekräfte, die jedoch mit einer pfiffigen Kombination mit mechanisch wirkenden Elementen deutlich reduziert werden kann. Zudem wirken sich Druckschwankungen im System unter Umständen direkt auf die Werkstückqualität aus: Den Unterdruck per Venturi-Düse aus dem allgemeinen Druckluftsystem zu erzeugen, in dem der Druck je nach Maschinenauslastung schwankt, ist also nicht optimal.

Da die bereits fertig bearbeitete erste Seite des Prototypen keineswegs eben ist, fertigten die Fräsexperten einen auf der Rasterplatte festzupratzenden Adapter, der sich der 3D-Geometrie des Werkstücks anpasst und es erlaubt, mittels einer Dichtschnur unter dem Werkstück einen Raum abzuschließen, der prozesssicher evakuiert werden kann. Mit solchen Lösungen lässt sich das Vakuumspannsystem mit relativ geringem Aufwand an immer wieder neue Werkstückanforderungen anpassen, die Investition ist also zukunftssicher.

Armin Ackermann

„Wir testen die Anwendung beim Anwender vor Ort – mit dessen Werkstücken, Maschinen und Mitarbeitern.“
Armin Ackermann,
Geschäftsführer Ackermann CNC-Technik
Bild: fertigung

„Das war uns bei der Entwicklung unseres Spannsystems sehr wichtig – schließlich wollen wir auch unsere eigene Fertigung schnell und flexibel an neue Bearbeitungsaufgaben anpassen können“, versichert Ackermann. „Der Adapter ist schnell gefräst, und alle anderen Teile sind aus unserem standardisierten Baukasten. So lassen sich höchst unterschiedliche Werkstücke schnell und prozesssicher rüsten.“

Die robusten Vakuum-Rasterplatten können fest auf der Maschine montiert bleiben, es können aber auch beispielsweise Bohrungen für ein Nullpunktspannsystem als Schnittstelle zur Maschine eingebracht werden. Auf Schleifmaschinen können die Magnetspannsysteme zur Fixierung genutzt werden.

 

Seitliche Verschiebekräfte effizient kompensieren

Auf Werkstückseite sorgt der Unterdruck im Spannsystem für hohe Haltekräfte. Mit Adaptern, aber auch mit in die Rasterplatte eingeschraubten Exzenterspannern und anderen Zubehörteilen können seitliche Verschiebekräfte effizient kompensiert werden. Hier ist ein standardisierter Baukasten entstanden, der einen Großteil der Bearbeitungen abdeckt.

„Damit erreichen wir eine sehr prozesssichere Spannung, die Verschiebekräften von mehreren Tonnen standhält“, versichert Ackermann. „Ein Werkstück auf die Platte zu ziehen kann jedes

Ackermann Werkstueck

Die erste Seite des Prototypen für ein späteres Tiefziehteil lässt sich unkompliziert bearbeiten und mit einem konventionellen 3-Backen-Futter spannen.
Bild: fertigung

Vakuumspannsystem. Es prozesssicher halten ist schon ein andere Herausforderung. Deshalb sollte man nicht am falschen Fleck sparen: Eine pressluftbetriebene Venturi-Düse ist zwar in der Anschaffung billig, sie wird indes die von unterschiedlichen Maschinenauslastungen verursachten Schwankungen im Druckluftsystem direkt ans Unterdrucksystem der Vakuumspanntechnik weitergeben. Mit möglicherweise fatalen Folgen für Maße und Oberflächen.“

Besser – und nicht viel teurer – ist eine verlässliche Vakuumpumpe, die mit geringem Energieaufwand den Unterdruck prozesssicher konstant hält. „Inzwischen wagen wir uns mit der Vakuumspanntechnik auch auf Drehmaschinen“, verrät Ackermann. „Eine spezielle Platte bezieht ihren Unterdruck über die Drehdurchführung. So lassen sich auch Drehteile sehr prozesssicher fixieren.“

Kontakt: Ackermann CNC-Technik GmbH, www.ackermann-cnc.de

Weitere interessante Videos finden Sie auf dem Youtube-Kanal der fertigung.