Die entscheidenden Schnittstellen

Der Heißkanalspezialist Synventive krempelt die Fertigung von Heißkanalverteilern um, erhöht damit seinen Output um 25 Prozent und reduziert zugleich die Lieferzeiten. Dabei spielen unter anderem die maßgeschneiderten Spanntechniklösungen von Schunk eine entscheidende Rolle. Sie gewährleisten im automatisierten Betrieb ein Höchstmaß an Präzision, Prozesssicherheit und Performance.

Die Heißkanal-, Werkzeug- und Prozessregelkomponenten von Synventive werden vorwiegend im Automotivesektor sowie in der Verpackungs- und Medizintechnik eingesetzt. Bei der Präzision der Heißkanalsysteme kommt nach Ansicht von Fertigungs- und Betriebsleiter Stephan Jost den Spanntechniklösungen von Schunk dabei eine wesentliche Rolle zu: „Die Spannsysteme müssen die hohe Präzision der Maschine bis zum Werkstück übertragen. Sparsamkeit bei den Spannmitteln geht unmittelbar zu Lasten der Qualität unserer Aufträge“.

Zellenfertigung statt konventioneller Werkstattfertigung

Die neue Fertigungsstrategie gibt dem Synventive-Team um Abteilungsleiter Thomas Ergler kräftig Schub. Anstelle der konventionellen Werkstattfertigung werden die Verteiler nun in Zellenfertigung produziert. Bearbeitet werden rechteckige Zuschnitte aus vorvergütetem Präzisionsflachstahl mit einer Dicke von 37, 50 und 65 mm und einem Format von bis zu 500 x 500 mm. Während bisher zwischen dem Vorfräsen auf einem 3-Achs-Vertikal-Bearbeitungszentrum und dem Tieflochbohren umgerüstet wurde, erfolgt nun auf der Horizontalmaschine beides in einer einzigen Aufspannung. Ausschlaggebend für den Erfolg sind zum einen das automatisierte Horizontal-Bearbeitungszentrum als Lehrenbohrwerk mit Palettenbahnhof, zum anderen eine leistungsfähige CAD/CAM-Lösung – und das prozesssichere, hochgenaue Spannkonzept aus dem Nullpunktspannsystem Schunk Unilock und der Magnetspanntechnik Magnos.

Die Mitarbeiter verschrauben die Werkstücke an einem zentralen Rüstplatz mit den standardisierten Rasterplatten, die wiederum mit Schunk Unilock-Spannbolzen ausgerüstet sind. Per Lasthebekran werden die Rasterplatten zu den Unilock-Spanntürmen gehoben, vom Nullpunktspannsystem hochpräzise gespannt und anschließend in den voll automatisierten Palettenbahnhof eingestellt. Job-Manager und Maschinensteuerung rufen die Spanntürme von dort automatisch ab, verbringen sie in den Maschinenraum und stellen sie nach der Bearbeitung wieder im Palettenbahnhof ab.

Kernstück der vierseitigen Schunk Unilock-Spanntürme sind jeweils zwei Unilock Module NSE 138 pro Seite. Diese Module fixieren, positionieren und spannen referenzgenau die von Synventive gefertigten Einheits-Rasterplatten, auf denen die Heißkanalrohlinge an fest definierten Punkten verschraubt sind. Beim Spannvorgang werden jeweils beide Module einer Spannturmseite gleichzeitig aktiviert. Über die im Nullpunktspannmodul radial angeordneten Spannschieber werden die Spannbolzen eingezogen und verriegelt. Die Fixierung beziehungsweise Positionierung erfolgt über einen Kurzkegel. Dies garantiert eine Wechselwiederholgenauigkeit < 0,005 mm. Die selbsthemmende, formschlüssige Verriegelung erfolgt mechanisch über ein Federpaket. Dabei werden Haltekräfte von bis zu 75.000 N erreicht.

Planparalleitäten bis 0,02 mm sind erreichbar

Beim federgespannten Schunk Unilock muss während der Bearbeitung der Werkstücke keine Druckluft anliegen. Die Werkstücke bleiben selbst dann sicher gespannt, wenn der Druck im Luftsystem plötzlich abfallen sollte. Um die Spannmodule zu entriegeln, genügt ein Systemdruck von 6 bar. Bei Unilock ist sichergestellt, dass Werkstücke im fliegenden Wechsel von Maschine zu Maschine, von Modul zu Modul, von Bearbeitung zu Bearbeitung wandern können. Besonders große, lange oder ausladende Heißkanalverteiler spannt Synventive in Sekundenschnelle flächig auf Magnos Magnetspannwinkeln. Dabei ist die Handhabung denkbar einfach: Das ferromagnetische Werkstück wird angelegt, der Strom aktiviert und im Bruchteil einer Sekunde sorgt der permanente Elektromagnet für sicheren Halt, auch nachdem der Strom wieder abgeschaltet wurde. Mit Hilfe der Magnos Magnetspanntechnik können bei flächigen Werkstücken Planparallelitäten von bis zu 0,02 mm erreicht werden. Die Elektropermanent-Magnetspanntechnik von Schunk ist eine Symbiose aus permanenten Magneten und elektromagnetischen Kräften.

Die Magnos Spanntürme bei Synventive bestehen aus hochwertigsten Quadratpolen, die schachbrettartig als Nord- und Südpole zueinander angeordnet sind. Der stabile Stahlgrundkörper aus C45 wird in Monoblockbauweise auf modernsten Bearbeitungszentren hergestellt. Eine perfekt auf den Grundkörper zugeschnittene Spezialisolierung gewährleistet den exakt definierten umpolbaren Magnetfluss der Quadratpole. Die Magnetspannplatten enthalten elektromagnetischer Spulen, die einen umpolbaren AlNiCo-Magneten umgeben. Beim speziellen High-End-Abdichtverfahren werden die Polzwischenräume mit hochfestem Kunstharz ausgegossen. Das Harz, der vernickelte Plattenkörper sowie die verzinkten Magnetpole schützen die Magnetspannplatte vor Korrosion und machen sie resistent gegen aggressive Kühlemulsionen.

Gesamthaltekraft von 48 Tonnen

Die theoretische Haltekraft der Magnos Magnetspannplatten beträgt bei Luftspalt Null 15,2 daN pro Quadratzentimeter Polfläche. Eine Spannplatte bei Synventive verfügt über 56 Pole à 50 x 50 mm und damit über eine Gesamthaltekraft von zirka 48 t. Für die optimale magnetische Haltekraft sollte die Durchflussfläche möglichst groß sein. Dabei gilt die Grundregel: Je größer die Fläche ist beziehungsweise je mehr Pole das Werkstück abdeckt, umso größer ist auch die tatsächliche magnetische Haltekraft.

Während die stationären Spannlösungen von Schunk für minimale Rüstzeiten und sicheren, präzisen Halt der Heißkanalverteiler sorgen, reduzieren die Werkzeughaltersysteme die Bearbeitungszeiten und schonen Werkzeuge und Maschine. Das Hydro-Dehnspannfutter Tendo mit einer Rundlaufgenauigkeit von < 0,003 mm bei einer Ausspannlänge von 2,5 x D und einer Wuchtgüte G 2.5 bei 25.000 min-1 erzielt bei Synventive insbesondere beim entscheidenden Tieflochbohren eine hervorragende Oberflächenqualität.

Die Dehnbüchse und die Dehnkammer des Werkzeughalters wirken schwingungsdämpfend, absorbieren Belastungsspitzen und stabilisieren das Werkzeug im Eingriff. Brillante Oberflächen und lange Werkzeugstandzeiten sind die positiven Folgen. Das gleichmäßigere Belastungsprofil auf Spindel- und Spindellager schont zugleich die Maschinenspindel; Ausfallzeiten und Kosten für Spindelaustausch und -wartung werden deutlich reduziert. Für Synventive ist auch dies ein nicht zu unterschätzender Faktor.

Vollständige Plananlage und sehr hohe Radialsteifigkeit

Doch damit nicht genug: Da ein Spiralbohrer nicht ausreicht, um die geforderte Oberflächengüte zu erzielen, verwendet Synventive spezielle Tieflochbohrer. Bei diesen kurz spanenden Werkzeugen lassen sich die Späne besonders gut abführen. Zudem können die Tieflochbohrer kostengünstig und schnell im Haus nachgeschliffen werden. Mit der Umstellung auf das neue Fertigungskonzept konnte beispielsweise der Vorschub beim Tieflochbohren mehr als verdoppelt werden. Zudem reduzierte sich aufgrund der gleichzeitig weiter verbesserten Qualität die nachfolgende manuelle Bearbeitung deutlich.

Für die kräftige Schwerzerspanung nutzt Synventive das Big-Plus Spindelsystem von Schunk. Die High-Performance-Lösung sorgt zwischen Werkzeugflansch und Maschinenspindel für eine vollständige Plananlage und verleiht der Schnittstelle damit eine extrem hohe Radialsteifigkeit. Zudem wird die Belastung des Steilkegels minimiert.

Die hochgenaue Verbindung zwischen Spindel und Werkzeughalter wird zum einen durch speziell geschliffene Werkzeughalter und Maschinenspindeln erreicht; zum anderen durch eine geringe Dehnung des Spindelkolbens während das Werkzeug eingezogen wird. Auf diese Weise wird die Einzugsgenauigkeit deutlich erhöht. Aufgrund des Stirnflächenkontakts ergibt sich beim Big-Plus System ein größerer Referenzdurchmesser. Dieser erhöht die Bearbeitungsgenauigkeit, die Vibrationsfestigkeit und damit die Standzeiten der Werkzeugschneiden. Das Reinigungswerkzeug BIG Autocleaner reinigt vollautomatisch die Planfläche der Maschinenschnittstelle bevor der Werkzeughalter mit Big-Plus eingesetzt wird. Mit Big-Plus realisiert Synventive extreme Werte bei Schnitttiefe und Vorschub.W

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