Rüst- und Nebenzeiten minimieren beim Fertigen von kleinen Serien

Was tun, wenn unproduktive Rüst- und Nebenzeiten die Produktionskosten immer schneller in die Höhe treiben und dadurch die Fertigung von Einzelteilen und Kleinserien zum unkalkulierbaren Luxus machen? Die Spezialisten von MAS werden nahezu täglich mit dieser Frage konfrontiert.

Rüstzeiten genau untersuchen

Um eine effiziente Lösung der Aufgabe, das Reduzieren von Rüst- und Nebenzeiten, die Bestandteil der Auftragszeit sind, zu erreichen, bedarf es einer strategischen Betrachtung der Ist-Situation und der Unterteilung des Prozesses in interne und externe Rüstzeit:

-Externe Rüstzeit umfasst das zeitparallele Rüsten bei laufender Maschine.

-Interne Rüstzeit ist das Rüsten bei stehender Maschine.

Weiter ist eine Analyse der Maschinenstillstandszeit zwischen der Fertigstellung des letzten Werkstücks, des aktuellen Auftrags und der Fertigstellung des ersten Gutteils des Folgeauftrags notwendig. Dabei zeigt sich, dass die Werkstückspanntechnik sowohl im internen als auch im externen Bereich unterschätzt wird.

Richtiges Spannmittel kann Rüstzeit deutlich senken

Doch gerade dort verbirgt sich ein enormes Potenzial an Rationalisierungsmöglichkeiten, die direkt an der Maschine umsetzbar und somit am effektivsten sind. Einige typische Ursachen für unproduktive Rüst- und Nebenzeiten sind:

-häufige Werkzeugwechsel, weil nur ein Teil gespannt ist, womit hohe Span-zu-Span-Zeiten durch geringe Spanndichte unvermeidbar sind,

-umständliches Handling von Spannsystemen,

-Zusatzarbeiten wie Prägen oder das Fräsen von Spannflächen,

-zeitaufwändiges Reinigen der Spannmittel,

-ständiges Umrüsten, zum Beispiel vom Schraubstock zum Handspannfutter, sowie geringe Flexibilität der eingesetzten Spannmittel.

Wahl der Spannmittelbeeinflusst Produktivität

Als grundlegender Ansatz für diese Betrachtungsweise gilt: Die richtige Wahl der Werkstückspannmittel wirkt sich direkt auf die effiziente und profitable Nutzung eines modernen, leistungsstarken und kostenintensiven Bearbeitungszentrums aus. Doch was ist das richtige Spannmittel?

Die Antwort auf diese Frage ergibt sich aus der Vielfalt der zu bearbeitenden Werkstücke. Denn um möglichst viele unterschiedliche Spannsituationen schnellstmöglich zu realisieren, ist es unumgänglich, auf ein modulares Mehrfachspannsystem zu setzen, das sich durch eine echte Schnellwechsel-Funktion auszeichnet. Nur dann können alle Vorteile dieser Systeme genutzt werden und unproduktive Rüstzeiten im Bereich der Werkstückspannung reduziert werden.

Diese Anforderungen erfüllen die modular aufgebauten Mehrfachspannsysteme des Schweizer Spannmittelspezialisten Triag. Das hochflexible Spannsystem Power Clamp ist durch den einzigartigen und patentierten Anschluss das am schnellsten verstellbare modulare Spannsystem am Markt. Es gilt deshalb nicht nur unter Anwendern als echter „Rüstzeitenkiller“. Warum das so ist, wird anhand einiger Beispiele dargestellt und begründet.

Spannsystem besteht aus Basisschiene und Spannmodul

Die Funktion des modular aufgebauten Spannsystems, bestehend aus Basisschiene und Spannmodul, ist einfach: Durch Öffnen einer Spindel kann das Modul einfach und schnell nach oben abgehoben werden. Ein Ausfahren der Einheit entfällt, da es bei diesem System keine T-Nuten gibt.

Diese einzigartige Lösung der Moduladaption ermöglicht die zur Rüstzeitenreduzierung notwendige Schnellwechselfunktion. Power Clamp erlaubt aufgrund seiner sehr hohen Spannkräfte eine Vielzahl von unterschiedlichen Spannsituationen auf drei- und fünfachsigen Vertikal- und Horizontal-Bearbeitungszentren. Dabei überzeugt das System durch sein einfaches Handling genauso wie durch die Geschwindigkeit beim Umbauen der Spannstelle, was direkt zu einer deutlichen Reduzierung der Rüstzeit führt.

Breites Angebot an Spannmodulen verringert Rüstzeit

Erreicht wird dies unter anderem durch ein sehr breites Programm an Spannmodulen. So gibt es beispielsweise passend für die in der Breite immer gleichen Basisschienen, auf die die Module aufgesetzt werden, Backenbreiten von 19 bis 125 mm als Standardausführung. Die Länge der Schienen variiert zwischen 90 und 800 mm. Auch Rundpaletten mit integriertem Handspannfutter, Module mit Spannzangenaufnahme W 20 und ER 32 oder mechanische Zentrierspanner sind direkt auf die Basisschiene aufsetzbar, womit die Schiene gleichzeitig als mechanisches Nullpunktspannsystem genutzt werden kann.

Ein sekundenschneller Modulwechsel und die gleichzeitige Verwendung der Basisschiene als Nullpunktspannsystem führen in der Praxis zu einer enormen Zeitersparnis. Diese Art der Nutzung gilt als Methode sowohl zur internen als auch zur externen Rüstzeitenminimierung. Weiter lässt sich dadurch, wenn nötig, ein laufender Auftrag sehr einfach unterbrechen und wieder reproduzieren.

An dieser Stelle wird auch deutlich, dass Spannsituationen zum Beispiel sehr einfach mit einem Digitalfoto dokumentiert werden können und bei Folgeaufträgen wiederholbar sind. Diese Wiederholbarkeit der Spannsituation reduziert dabei die Auftragszeit, indem das Umrüsten der Spannstelle einfach umsetzbar ist und eine direkte Rüstzeitenminimierung bedeutet.

Mehrfachspannsystem reduziert die Anzahl der Werkzeugwechsel

Weitere Vorteile von modularen Mehrfachspannsystemen in der Einzelteil- und Kleinserienfertigung sind die reduzierte Anzahl der Werkzeugwechsel und damit eine höhere Wirtschaftlichkeit sowie ein geringerer Verschleiß der Maschine aufgrund weniger Werkzeugwechsel. Bei der Bearbeitung auf einer Horizontalmaschine wird trotz kleiner Losgrößen oder Einzelfertigung eine hohe Spanndichte möglich und somit eine sehr kurze Span-zu-Span-Zeit realisiert.

Außerdem können bei dieser Fertigungsstrategie externe Rüstzeiten direkt an der Anlage minimiert werden, was zusätzliche Manpower für andere, zeitparallele Tätigkeiten freisetzt. Dies gilt auch für den Einsatz des Systems als Spannlösung für einen automatischen Werkstückwechsel. Auch dort können alle Vorteile der Flexibilität, bedingt durch das Backenprogramm mit Schnellwechsel-Funktion und die Modularität des Power-Clamp-Konzeptes, genutzt werden.

Modulares Spannsystem macht Anwender flexibel

Somit ist sichergestellt, dass es trotz einer Entscheidung für ein Spannsystem zu keiner Einschränkung der individuellen Möglichkeiten wie bei vielen anderen Systemen kommt. Die Feststellung dieser Tatsache ist der Garant dafür, dass der Anwender jederzeit mit Vorhandenem auf neue Spannsituationen reagieren kann.

Die Bestückung der Tischfläche eines Vertikal-Bearbeitungszentrums mit einem modularen Mehrfachspannsystem ermöglicht eine Spanndichte, die ähnlich wie bei Horizontalmaschinen ist. Dadurch reduziert sich die Span-zu-Span-Zeit deutlich. Außerdem werden die gesamten Verfahrwege genutzt, was ebenfalls der Maschine zugute kommt, weil nicht, wie bei einem klassischen Maschinenschraubstock, der sich meistens an derselben Stelle befindet, nur in diesem Bereich verfahren wird.

Spannstellen fixieren unterschiedliche Werkstücke

Mit einer Power-Clamp-Spannbrücke als vierte Achse vertikaler Bearbeitungszentren werden die Vorteile von Flexibilität in Verbindung mit Spanndichte, der damit verbundenen Reduzierung der Werkzeugwechsel und schnellstem Umrüsten mehr als deutlich. Autarke Spannstellen ermöglichen die gleichzeitige Fixierung unterschiedlicher Werkstücke. Die Autarkie der einzelnen Spannstellen lässt auch die Anwendung unterschiedlicher Spanndrücke zu, so dass verformungsempfindliche Teile gleichzeitig mit anderen Werkstücken, die höhere Spannkräfte benötigen, gespannt werden können.

Einen weiteren Maßstab setzt der Triag-Zentrierspanner PCZ, der sowohl auf die Basisschiene als auch direkt auf eine Palette adaptierbar ist. Sein Potenzial zur Rüstzeitenminimierung ist enorm. So besticht er durch die Tatsache, dass es zur Fixierung der Spannbacken keine Befestigungsschrauben von oben mehr gibt.

Tisch-Zentrierspanner ermöglicht absolute Konturfreiheit der Spannbacke

Dadurch kann an jeder beliebigen Position der Backe eine Tasche oder Durchgangsbohrung zur Bearbeitung des Werkstücks eingebracht werden. Durch die somit erzeugbare absolute Konturfreiheit der Spannbacke können komplette zusätzliche Umspannungen des Werkstücks eingespart werden.

Weiter ist es durch den umgedrehten Power-Clamp-Anschluss sehr einfach, verschiedenste Backenrohlinge selbst herzustellen und zu bevorraten. Die Reaktionszeit zur Herstellung benötigter Formbacken bei neuen, komplexen Teilen ist minimal und reduziert die Rüstzeit. Gleichzeitig kann dieser Zentrierspanner als Basis für den rückbaubaren Vorrichtungsbau verwendet werden.

Der Austausch der jeweiligen Spannbacken erfolgt ebenfalls in Sekunden. Für den Zentrierspanner gibt es bereits ein umfangreiches Standard-Backenprogramm, das auch formschlüssiges Spannen ohne Prägen oder das Spannen von runden Teilen ermöglicht.

Thomas Reith ist Leiter der Abteilung Spanntechnik der MAS Vertriebsgesellschaft für Zerspanungstechnik mbH in 71229 Leonberg.