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maschine+werkzeug 07/2019

Umschlungen per Magnet

Magnetspannung

Der Pumpen- und Armaturenhersteller KSB aus Halle setzt anstelle konventioneller Backenfutter, Prismenauf‧lagen oder Winkel bei kleinen und mittleren Bauteilen eine werkstückspezifische Magnetspannlösung von Schunk ein.

Die Umschlingung erfolgt über den Mittelpunkt, sodass eine hohe Stabilität und Vibrationsdämpfung gewährleistet ist. Zugleich kann die Vorrichtung einfach von oben beladen werden. Bild: Schunk

Die Umschlingung erfolgt über den Mittelpunkt, sodass eine hohe Stabilität und Vibrationsdämpfung gewährleistet ist. Zugleich kann die Vorrichtung einfach von oben beladen werden. Bild: Schunk

KSB gilt bei Wasser- und Abwasserpumpen als Vorreiter in puncto Energieeffizienz. Über eine Kombination aus hohem Wirkungsgrad, stromsparenden Motoren und einer intelligenten Regelung ist es bei kleinen und mittleren Baureihen gelungen, Energieeinsparungen von 30 Prozent gegenüber den am Markt gängigen Systemen zu erzielen. Mit der Neuheit war produktseitig eine Verschlankung der Gussgehäuse verbunden, wodurch die Gefahr mechanischer Verspannungen und damit von Abweichungen nach der Bearbeitung zunahm.

Zugleich hat sich KSB zum Ziel gesetzt, den Fertigungsprozess der Serienteile zu optimieren: Die bislang übliche Bearbeitung in zwei Aufspannungen auf zwei Maschinen sollte auf eine Komplettbearbeitung in einer Aufspannung reduziert werden. Zusätzlich wollte der Hersteller aus Kapazitätsgründen von Drehmaschinen auf ein Vier-Achs-Bearbeitungszentrum wechseln.

»Der Prozess war früher sehr aufwendig: Die beiden Spannungen, die Logistik, die verschiedenen Maschinen – all das war teuer und zeitintensiv«, erläutert Konstruktionsingenieur Andreas Pietsch. Statt das Werkstück vertikal über eine Innenspannung mit hohen Spannbacken in einem Drei-Backen-Futter aufzunehmen, hatte KSB zunächst versucht, eine prismatische Auflage plus Kette zu nutzen. Das war jedoch mit hohem Rüstaufwand und einem nicht gänzlich zufriedenstellenden Rundlauf verbunden.

Spezielle Lösung

»In diesem Kontext kam erstmals die Idee der Magnetspanntechnik auf, die die Freiheit bietet, das Werkstück von allen Seiten zu erreichen, ohne dass Spannelemente behindern oder Teile das Werkstück überdecken«, berichtet Andreas Pietsch. Alternativ untersuchte Schunk in einem engen Schulterschluss zwischen Konstruktion, Programmierung und Fertigung von KSB eine deformationsarme Spannung über Pendelbacken in einem stationären Drei-Backen-Futter.

Auf die Magnos-Quadratpolplatten wurden prismatische Polplatten aufgeschraubt, um eine optimale Umschlingung der Gussrohlinge zu erzielen. Bild: Schunk

Auf die Magnos-Quadratpolplatten wurden prismatische Polplatten aufgeschraubt, um eine optimale Umschlingung der Gussrohlinge zu erzielen. Bild: Schunk

Das Ergebnis: Um zur Bearbeitung der Innenfläche durch die Futterbohrung hindurch zu tauchen, wäre ein extrem großes Drehfutter erforderlich gewesen, zudem eine zweite Aufspannung. Unterm Strich erwies sich daher die Magnetspannlösung als wirtschaftlichste Lösung, sowohl in Bezug auf die reine Investition als auch auf den laufenden Prozess.

Herausforderungen waren die runde, abgesetzte Außengeometrie der Werkstücke, die unterschiedlichen Längen von Gussrohlingen, die auf ein und derselben Vorrichtung gespannt werden sollten, sowie der Werkstoff. Aufgrund der außerordentlich hohen Gussqualität in Bezug auf die Wandstärken war es möglich, die Rohlinge an der Außenkontur zu spannen. Während der Bearbeitung wird die Wandstärke bis an die Wirkgrenze des Magnetfelds reduziert. Es war also sichergestellt, dass anfallende Späne sauber abtransportiert werden und sowohl die Prozessstabilität als auch die erforderliche Oberflächengüte gewährleistet sind.

»Nach einer eingehenden Untersuchung und Abstimmung zwischen Vorrichtungsbau, Programmierung und Hersteller stand schließlich fest, dass eine Umschlingung über den Mittelpunkt des Gehäuses realisiert werden sollte«, erläutert Mario Klömich, Leiter Produktionstechnik bei KSB. Rund zwei Drittel des Werkstückumfangs werden über die Magnetspannlösung gespannt, ein Drittel bleibt frei. »Damit konnten wir sicherstellen, dass eine hohe Prozesssicherheit in Bezug auf Vibrationen, Spannkraft, Oberflächengüte und Präzision gewährleistet ist. Zugleich kann die Vorrichtung einfach beladen werden«, fasst Klömich zusammen. »Bei einer Umschlingung von 180 Grad ist auch bei kurzen Motorgehäusen eine so hohe Haltekraft vorhanden, dass die Spannsicherheit jederzeit ausreicht.«

Drei Faktoren sind bei der Spannlösung entscheidend: Erstens die mobilen Polverlängerungen, die sowohl Zug als auch Druck aufnehmen, nicht verspannen und eine homogene, deformationsfreie Spannung gewährleisten. Sie sind im unbeladenen Zustand voll ausgefedert und werden im beladenen Zustand so vermittelt, dass Gusstoleranzen in beide Richtungen ausgeglichen werden können. Um die Beladung zu vereinfachen, ist die Oberkante der Polverlängerungen mit einer Einführfase versehen.


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Unternehmensinformation

Schunk GmbH & Co. KG Spann- und Greiftechnik

Bahnhofstraße 106-134
DE 74348 Lauffen A.N.
Tel.: 07133-103-0
Fax: 07133-103-2399

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