Sollen mikrotechnische Prozesse automatisiert werden, kommt dem reproduzierbaren Werkstückwechsel eine zentrale Rolle zu. Gefragt sind deshalb Nullpunktspannsysteme mit μm-Genauigkeit.

Die Reproduzierbarkeit der Position in der Prozesskette ist ein Hauptkriterium für die Auswahl eines Spannsystems. Die Wiederholgenauigkeit bei derselben Palette auf demselben Spanner beträgt bei Standard-Spannsystemen etwa 2 μm. Die Wechselgenauigkeit bei derselben Palette auf unterschiedlichen Spannern beträgt jedoch 8 bis15 μm. Dies ist zwar für viele Fertigungsprozesse ausreichend, in der Fertigung von hochpräzisen Kleinteilen aber nicht mehr akzeptabel. Hier sind Fertigungstoleranzen von weniger als 5 μm gefordert. In der Prozesskette (von Maschine zu Messmaschine) ist mit Standard-Spannsystemen die maximal zulässige Fertigungstoleranz bereits beim Umspannen erreicht beziehungsweise überschritten, ohne dass ein Fertigungsfehler vorliegt.

 

Wenn die Toleranz aufgebraucht ist

 

Toleranzangaben von weniger als 10 μm sind in der Kleinteilefertigung keine Seltenheit. Sofern das Bauteil in einer Aufspannung produziert werden kann und die Maschine die Genauigkeitsklasse erfüllt, ist dies keine allzu große Herausforderung. Muss das Werkstück in einer Prozesskette gefertigt werden, ist die zulässige Toleranz durch das Umspannen von Maschine zu Maschine bei Standard-Spannsystemen mit einer Wechselgenauigkeit zwischen 8 und 15 μm schnell aufgebraucht. Das Spannsystem ›μ-PrisFix‹ der Firma Hirschmann ermöglicht eine mittlere Wechselgenauigkeit (von Spanner zu Spanner) von wenigerals 1 μm (Bild 1). Das nachfolgende Beispiel verdeutlicht die Bedeutung in der praktischen Anwendung: Bei einer Zeichnungstoleranz von 10 μm für das fertige Werkstück und einer Wechselgenauigkeit des Spannsystems von 8 μm sind bereits 80 Prozent der Zeichnungstoleranz durch das Spannsystem aufgebraucht. Durch hinzukommende Fehler der Werkzeugmaschine und des Werkzeugs sowie Rüst- und Messfehler ist die zulässige Toleranz schnell überschritten. Mit dem Spannsystem μ-PrisFix und seiner Wechselgenauigkeit von ≤ 1 μm verbleiben 9 μm verfügbare Toleranz für die Fertigung. Der Toleranzverlust beträgt also nur 10 Prozent (Bild 2).

 

Geprüft und bestätigt: ein durchdachtes Spannsystem

 

Der Einsatzbereich dieser Spannsysteme ist keineswegs auf die Funkenerosion und die Messtechnik beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf das Drehen, Schleifen, Fräsen und die Lasermaterialbearbeitung. Durch die kompakte Bauform mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Gesamthöhe von 42 mm bis zur Oberkante der Palette können hochpräzise und kleine Bauteile in der spanenden und messtechnischen Prozesskette präzise, sicher und rationell hergestellt werden. Für das Spannen der Werkstücke sind Standardpaletten (Durchmesser 50 mm) mit vier Gewindebohrungen M4 zur Werkstück- und Vorrichtungsbefestigung verfügbar. Ergänzt wird das System durch die neu entwickelte μ-PrisFix-Center-Clamp-Palette ›H1.1005CC‹ mit integriertem Miniaturschraubstock für runde Werkstücke mit maximal 8mm Durchmesser und für kubische Werkstücke bis 22 mm. Für runde Werkstücke bis 15 mm Durchmesser, bei denen zusätzlich noch höchste Rundlaufgenauigkeiten gefordert sind, werden die patentierten Justierspannelemente von Hirschmann eingesetzt (Bild 4). Damit lässt sich sowohl der Rundlauf als auch der Taumel des Werkstücks auf weniger als 1 μm einstellen. Alle Teile sind komplett aus rostbeständigen Werkstoffen gefertigt. Die pneumatischen Spanner sind völlig abgedichtet (IP68) und verfügen über eine integrierte Beleg- und Spannkontrolle, eine Reinigungsfunktion für die Zentriernasen und Z-Auflagendurch einen scharf gebündelten Luftstrahl, den Hirschmann ›Center Clean‹. Optional ist eine Spannüberwachung durch Abfrage der Kolbenstellung des Spanners möglich. Die Paletten sind generell mit einer integrierten Greiferschnittstelle für ein automatisches Handling ausgestattet. Die Wiederhol- und Wechselgenauigkeit wurde von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) Braunschweig im Rahmen eines Förderprojekts geprüft und bestätigt. Damit ist sichergestellt, dass auch beim Wechseln der Werkstücke über mehrere Bearbeitungsstationen nahezu die gesamte Zeichnungstoleranz für die Fertigung zur Verfügung steht und nicht bereits beim Umspannen aufgebraucht wird.

 

Hersteller:
Hirschmann GmbH
78737 Fluorn-Winzeln
Tel. +49 7402 183-0
Fax +49 7402 183-10
www.hirschmanngmbh.com