naar top
Menu
Logo Print
04/07/2019 - RORY MOERMAN

FIXEREN OM BETER TE PRODUCEREN

Waarom het nulpuntspansysteem een must is...

Precisie, nauwkeurigheid, betrouwbaarheid … het zijn termen die stuk voor stuk mikken op hetzelfde doel: kwaliteit. Om die te bewerkstelligen, moet het werk­stuk volgens bovenstaande eigenschappen bewerkt kunnen worden. Essentieel in dat proces is het vastzetten van het werkstuk om precies en nauwkeurig de juiste bewerkingen uit te kunnen voeren. Enter de opspangereedschappen, die via verschillende technieken ervoor zorgen dat een werkstuk vast staat, zodat het einddoel – de kwaliteit – binnen handbereik komt.

Schunk
Tijdens een verspanende bewerking worden
verschillende krachten op het werkstuk losgelaten.

OPSPANNEN EN FIXEREN

Wie iets opspant, wil dat iets gefixeerd staat. Dat is nodig aangezien de krachten die tijdens een bewerking op het werkstuk losgelaten worden, niet min zijn: om een spaan van 1 mm³ te kunnen maken, heb je voor bv. staal een snijkracht nodig van minimum 1.700 N/mm². Opdat het werkstuk vast blijft staan, moet je er dus de nodige kracht tegenover zetten.

De redenen om een werkstuk op te spannen, zijn vooral om de beste kwaliteit te kunnen verzekeren. En om die te verzekeren, gaat het vooral om het voorkomen van bepaalde zaken zoals vibraties, te grote spankracht met vervorming tot gevolg, maatafwijkingen bij het werkstuk en het wegspringen van het werkstuk door de te grote krachten die erop worden uitgeoefend. Vooral bij dat laatste kunnen de gevolgen groot zijn. Een deel van de machine kan beschadigd geraken.

GARANT XtricVerlaag insteltijden van bewerkte en onbewerkte delen
GARANT Xtric is de nieuwe centrische machineklem van de Hoffmann Group. Het is uitgerust met een innovatief bekken-snelwisselsysteem, dat een via een klikmechanisme een ongecompliceerde, snelle en gereedschapsvrije ombouw en een wisselnauwkeurigheid in het micrometerbereik mogelijk maakt.

Lees meer

ER IS MEER DAN SPANKRACHT

Wie een werkstuk opspant, heeft het over de span- of klemkracht. Maar je moet ook de andere krachten in rekening nemen. Het is niet omdat een stuk perfect geklemd is op de x-as, dat het stuk dezelfde krachten kan weerstaan op de y-as. En wat met de trekkracht (op de z-as), bv. bij een boor of frees met een hoge spiraalhoek? Wie hier niet oplet, ziet hoe zijn werkstuk uit de opspanning getrokken zal worden. Hou ook rekening met wrijving, zoals bij rotatie. Daarom moet de wrijvingscoëfficiënt voldoende hoog zijn tussen werkstuk en het gereedschap.

Schunk
Essentieel in dat proces is het vastzetten van het werkstuk om
precies en nauwkeurig de juiste bewerkingen uit te kunnen voeren.

OPSPANTECHNIEKEN

Welke techniek gebruikt wordt, hangt quasi altijd af van het werkstuk zelf, zijn vorm, zijn materiaal, de gevraagde bewerking e.d.m.

De spanklem of spanvijs

Net zoals de manuele bankschroef, is de spanklem of -vijs vrij eenvoudig in zijn gebruik. Het is wel opletten voor vervormingen; door de tool te hard te (laten) opspannen, kan een werkstuk of (nog erger) het gereedschap vervormd worden. Fabrikanten ontwikkelden een oplossing hiervoor door de spanning intern te geleiden: alle uitge­oefende kracht blijft binnen in het mechanisme.

Enkelvoudig vs. concentrisch

We maken een onderscheid tussen enkelvoudige en concentrische types (of centreerklem). De enkelvoudige variant is een bewegend deel dat een werkstuk met de volle kracht tegen een vast object klemt; bij het concentrische type wordt het werkstuk tussen twee bewegende bekken opgespannen, met als gevolg dat de kracht op het werkstuk gehalveerd wordt. De spanklem wordt pneumatisch dan wel hydraulisch aangestuurd.

Schunk
Voordeel bij het concentrisch klemmen is dat je
de nodige druk over de twee klemmen kunt verdelen.

De klauwplaat

Bij deze opspantechniek kan gekozen worden tussen een klem met twee, drie, vier of zes klauwen. Hoe meer klauwen, hoe beter? Het helpt om vervorming te voorkomen. Daartegenover staat dat het moeilijk is om alle klauwen dezelfde druk mee te geven, zodat het stuk op alle vier of vijf klauwen even goed geklemd wordt. Daarom wordt vaak voor de driepuntsklem gekozen: geen enkele van de drie klauwen zal namelijk minder presteren t.o.v. de andere twee.

Vervorming voorkomen

Omdat je de druk maar op enkele punten uit­oefent, is de kans op vervorming reëel. Om dat tegen te gaan, kunnen segmentklemmen worden gebruikt die de druk van de klauw verdelen over een volledig segment van het oppervlak.

Magnetisch opspannen

Door een magnetisch veld te creëren doorheen de machinetafel, kun je een werkstuk vastzetten voor bewerking. De magneetplaat kan mechanisch dan wel elektromagnetisch werken. Voordeel aan een magnetische opspanning is de vrijheid rondom het werkstuk, zodat een vijfassige bewerking hier geen euvel vormt. Hier zijn wel enkele voorwaarden aan ver­bonden: zo moet het contactoppervlak groot genoeg zijn om de magnetische werking te bewerkstelligen. Hoe vlakker/gladder dat oppervlak is, des te beter het magnetisme ook zijn werk kan doen. Daarnaast is ook de toestand van het materiaal belangrijk: is het materiaal gehard of gecoat, dan heeft dat een nadelig effect op de magnetische werking. Ook het materiaal zelf is van belang: (zacht) staal wordt beter magnetisch opgespannen dan gietijzer. En ook de dikte van het materiaal speelt een rol: die is idealiter groter dan de helft van de poolafstand, zodat de magnetische flux binnenin het materiaal blijft. Zorg in dat opzicht ook voor voldoende polen: hoe meer polen, hoe meer spankracht. Voor een optimale werking liggen de noord- en zuidpolen als een dambord gepositioneerd.

Opspanning via een vacuüm 

Het fixeren van een werkstuk kan even goed gebeuren door een vacuüm te creëren. Dat gebeurt door een vacuümpomp aan te sluiten op de spantafel; die pomp maakt een onderdruk waardoor het werkstuk vastgezogen wordt. Een andere vacuümtechniek is met een vacuüm­ejector. Dit is een buis met een vernauwing, dat door het Venturi-effect een drukverlaging creëert. De kracht van de ejector (50 l/min.) is lager dan die van de pomp (300 l/min.) maar verbruikt vanzelfsprekend minder energie. Het voordeel van die technieken is dat ze ook kunststoffen werkstukken kan vastzetten, in tegenstelling tot het magnetisch opspannen. Er kan ook met een vacuümmat worden gewerkt. Die luchtdoorlatende folie wordt tussen de tafel en het werkstuk geplaatst en laat toe om het werkstuk te verspanen, zonder de tafel te beschadigen.

Lees verder onder de foto...

HMG
Welke techniek gebruikt wordt, hangt quasi altijd af van het werkstuk zelf, zijn vorm, zijn materiaal, de gevraagde bewerking e.d.m.

HET NULPUNT ZOEKEN

Bij het positioneren van het werkstuk op de spantafel is het altijd zoeken naar het exacte nulpunt, zodat het bewerkingscentrum of (frees)machine exact weet hoe het werkstuk gepositioneerd staat – en dat die positie voor alle werkstukken dezelfde is. Een goed nulpuntspansysteem zal dus heel wat minder kopzorgen met zich meebrengen. Vandaag wordt dat nulpunt bepaald via de spantafel: die wordt exact gepositioneerd en is zo ontworpen dat een opspanmiddel – zoals een spanklem – slechts op één enkele manier op de tafel geplaatst kan worden. Dat gebeurt dan met een speciale pasvorm op het gereedschap, zodat die altijd op dezelfde manier op de spantafel vastgezet kan worden.

Groot voordeel aan dit systeem is dat het een boost in efficiëntie kan brengen, omdat het twee voordelen met zich oplevert: zo kun je nu snel en makkelijk het opspangereedschap wisselen, omdat de exacte positie niet telkens opnieuw bepaald moet worden; het gereedschap kan maar op één positie vastgezet worden. Daarenboven kan die wissel automatisch verlopen. Zo wordt geschat dat de machine nu maar 10% van de tijd stil zal staan, ten opzichte van 50% zonder nulpuntspansysteem.

Een ander voordeel aan het nulpuntsysteem is dat je nu kleinere toleranties in hoeft te stellen. Omdat je werkstuk altijd op dezelfde positie vaststaat, win je hier al de nodige toleranties. Het gevolg laat zich raden: een hogere herhaalnauwkeurigheid, minder afgekeurde stukken en dus een hogere betrouwbaarheid en bijgevolg een betere kwaliteit.

Met dank aan Hagro Precisie, Leering Hengelo en Schunk INTEC.

Leering
Bij tal van bewerkingen worden behoorlijk grote krachten op het werkstuk losgelaten.
Dan moet daar de nodige spankracht tegenover gezet worden om daaraan te weerstaan