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Exzenterdrehteile komplettbearbeiten

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Exzenterdrehteile komplettbearbeiten

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Das Drehen von Exzentern stellt hohe Ansprüche an die Fertigungstechnik. Solche Teile werden üblicherweise in Exzenterspannzangen oder speziellen Futtern gefertigt. Für beliebig exzentrische Teile gibt es jetzt eine verblüffend einfache Lösung mittels CNC-Technik.

Rudolf Beyer e-mail: beyer@konradin.de

Für die Fertigung von exzentrischen Werkstücken wurden schon seit langem Lösungen realisiert, die mit Hilfe einer in die Arbeitsspindel eingebauten Exzenterzange und aufwendigen Getrieben oder einer hydraulischen Verstellung gegen Festanschlag eine exzentrische Verstellung der Werkstückachse ermöglicht haben. Diese Lösungen sind nicht nur aufwendig und teuer, sondern darüber hinaus auch unflexibel und auf einen genau festgelegten Exzenter beschränkt. Hinzu kommt, dass für die Rückseitenbearbeitung von Seriendrehteilen in der Regel eine zweite Maschine erforderlich ist.
Index hat nun in Verbindung mit dem Spannzeughersteller Hainbuch für CNC-Drehmaschinen eine intelligente und doch verblüffend einfache Lösung entwickelt, mit der erstmals die Komplettbearbeitung von Exzenterdrehteilen auf einer Maschine möglich wird. Hinzu kommt, dass mit dieser Lösung (in gewissen Grenzen) erstmals beliebige Exzenter in fast beliebiger Anzahl an ein Werkstück angedreht werden können.
Stufenloses exzentrisches Einstellen mit C-Achse
Die Lösung ist eigentlich simpel: An die Gegenspindel mit C-Achse ist eineSpanneinrichtung angeflanscht, die im Wesentlichen aus einem Grundkörper mit einer exzentrischen Bohrung besteht, in der ein ebenfalls exzentrischer ringförmiger Flansch gelagert ist, der in seiner Mitte eine Aufnahme und Spanneinrichtung für eine handelsübliche Schnellspannzange aufweist. Durch Verdrehen des exzentrisch gelagerten Flansches relativ zum Grundkörper lassen sich beliebige Exzenter mit einer Genauigkeit innerhalb 0,02 mm einstellen.
Zum Verdrehen wird das Spannfutter positioniert angehalten und ein im Revolver gehaltenes Verstellwerkzeug mit einem Bolzen in eine radiale Nut in den verdrehbaren Exzenterflansch eingefahren. Das Verstellwerkzeug löst durch eine achsiale Verfahrbewegung des Revolverschlittens den Verstellmechanismus. Dann wird das Futter über die C-Achse (mittels eines in der CNC-Steuerung hinterlegten Zyklus) definiert auf die gewünschte Exzenterposition gedreht, das Verstellwerkzeug wird zurückgefahren – die exzentrische Bearbeitung kann beginnen.
Ganz so einfach ist es natürlich nicht, denn das Lösen und Spannen sowohl des Verstellmechanismus als auch der Spannzange zwischen dem Verdrehvorgang erfordern noch ein paar Zwischenschritte und Überwachungsvorgänge:
Das Werkstück wird in der Spannzange gespannt, in dem diese durch ein Druck- oder Spannrohr mit einer Zugkraft von ca. 200 kg beaufschlagt wird. Die Zugkraft wird von einem Druckrohr durch einen Spannadapter auf die Spannzange übertragen, die damit in die kegelige Spannzangenaufnahme gezogen wird, wodurch eine radial auf das Werkstück wirkende Spannkraft erzeugt wird. Wenn ein Verschieben der Werkstückachse aus der Spindelachse erfolgen soll (Exzenter), muss vor dem Lösen der Spannkraft die Spannung verriegelt werden. Hierdurch wird ein ungeregeltes Verdrehen des Werkstücks verhindert, weil das Werkstück trotz gelöster Spannkraft in der Spannzange gespannt bleibt.
Die Zeit für die Exzenterverstellung auf der Index G200 beträgt ca 8. sec. Der Anbau ist an Haupt- und Gegenspindel möglich. Üblicherweise werden abgelängtes Material oder Guss-Rohlinge verarbeitet. In Grenzfällen können aber auch geringfügig exzentrische Teile (0,5 bis 1 mm exzentrisch) von bis zu 3 m langen Stangen bearbeitet werden.
Exzenterfutter ohne Unwucht
Bei der Exzenterbearbeitung ist die dabei auftretende Unwucht normalerweise ein wesentliches Handikap. Nicht so bei der hier vorgestellten Lösung: Da die gesamte Einrichtung mit Spannzange und allen Einbauteilen bei gelöster Spannkraft nur radial verschoben und gegeneinander um die Rotationsachse der Arbeitsspindel verdreht wird, entsteht durch die Exzenterspanneinrichtung selbst keine Unwucht. Das Futter verhält sich, als wäre es aus Vollmaterial und kann deshalb auf Null gewuchtet werden. Nur das zu fertigende Teil erzeugt jetzt noch eine Unwucht. Deshalb muss die Drehzahl an der Maschine sinnvoll begrenzt werden.
Mehrere Exzenter an einem Drehteil
Mit dem Exzenterfutter können nacheinander auch mehrere unterschiedliche Exzenter an ein Teil angedreht werden. Hierbei wird eine Addition der Einstellfehler, die durch die Luft, die zwischen Einstellwerkzeug und Mitnahmenut notwendigerweise vorhanden ist, vermieden, weil vor dem Einstellen des nächsten Exzenters das Futter jeweils in die zentrische Lage zurückgedreht wird und dort mechanisch in seine Null-Lage einrastet.
Auch wenn an einem Werkstück 2 oder mehrere verschiedene Exzenterlagen lagerichtig zueinander gefertigt werden, ist deshalb zwischen den Exzenterverstellungen ein zusätzlicher Verstellvorgang der Winkellage vorzusehen:
Nach der Bearbeitung eines 1. Exzenters wird die Arbeitsspindel wieder in die zentrische Lage gebracht (0-Stellung). Mit dem im Revolver gehaltenen Verstellwerkzeug wird das Werkstück in der entsprechenden Lage (0-Stellung) positioniert gehalten. Anschließend wird die Spannkraft an der Arbeitsspindel gelöst (Spannzange auf). Durch Verdrehung der Arbeitsspindel wird die gewünschte neue Winkellage des 2. Exzenters erzeugt. Das Werkstück wird während dieser Positionierung der Arbeitsspindel vom Verstellwerkzeug gehalten. Nach der Festlegung der neuen Winkellage des Exzenters erfolgt dann erneut der eingangs beschriebene Vorgang der Exzenterverstellung zur Drehachse. Diese Arbeitsgänge können beliebig oft wiederholt werden.
Die Funktion der Exzenterverstellung hat die Firma Index zum Patent angemeldet. Der große Vorteil: Die Futter lassen sich auf jeder CNC-Drehmachine mit C-Achse, die mit einer Spannmöglichkeit für das Verstellwerkzeug ausgerüstet ist, einsetzen.
Hersteller des Exzenter- spannfutters ist Hainbuch
Die beschriebenen Exzenterspannfutter werden exklusiv vom renommierten Präzisionsspannwerkzeughersteller Hainbuch gefertigt und vertrieben. Dies hat noch einen weiteren Vorteil: Für die Exzenterspannfutter steht so das breit gefächerte Programm an Spanntop -Systemen dieses Herstellers zur Verfügung.
Momentan gibt es bei Hainbuch das Exzenterspannfutter in den Größen 42 und 65 (Spanndurchmesser) als Durchgangsfutter und auch als Anschlagversion. Der maximale Verstellbereich reicht von 0 bis 15 mm. Weitere noch neu zu konstruierende Größen sind vorgesehen. Selbst für den Einsatz auf CNC-Mehrspindlern gibt es bei Index bereits konstruktive Lösungen.
c mav 210
Exzenterspannfutter
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