Frugale Schutzvorrichtung für Spannkopffutter zur Abweisung von Verschmutzungen bei der spanenden Bearbeitung

Ziel des Projekts war es, die Ursachen hinsichtlich der Verschmutzungen in Spannkopffutter zu untersuchen und darauf aufbauend geeignete Konzepte für eine Schutzvorrichtung zu entwerfen. Welche  abschließend in der Praxis validiert wurden. Die zu entwickelnde, nachrüstbare Schutzvorrichtung soll dazu beitragen, Bearbeitungsprozesse in der spanenden Fertigung effizienter zu gestalten und so einen Mehrwert für preissensitive Kunden bieten.

Problem- und Zielbeschreibung

Spannkopffutter werden als Haltevorrichtungen in Werkzeugmaschinen genutzt, um Werkstücke zu fixieren und Prozesskräfte abzuleiten. Diese Systeme müssen eine Vielzahl an Eigenschaften, wie z.B. hohe Haltekräfte und Rundlaufgenauigkeiten erfüllen, um genaue Toleranzen bei der Fertigung zu ermöglichen. Während des Bearbeitungsprozesses kann es jedoch zum Eindringen von Spänen und Kühlschmierstoffen bei einem Spannkopffutter kommen. Dadurch kann das Wechseln des Spannkopfes und des Werkstücks beeinträchtigt werden, weshalb eine Reinigung der Komponenten erforderlich wird. Dies erhöht den Arbeitsaufwand, wodurch die Effizienz des Bearbeitungsprozesses reduziert wird. Als Lösungsidee bietet sich die Entwicklung eines neuartigen Konzepts an, welches das Eindringen von Spänen und Kühlschmierstoffen in das Spannkopffutter verhindert.

Ziel des vorliegenden Projektes war es, die Eindringbereiche der Verschmutzungen zu identifizieren, geeignete Konzepte für eine Schutzvorrichtung zu entwerfen und diese abschließend in der Praxis zu validieren.      

Projektablauf

Im Rahmen des Exploring Projects führten die Hainbuch GmbH und das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA einen systematischen Produktentwicklungsprozess durch. Zu Beginn galt es in einem Requirements-Workshop vorliegende Herausforderungen ganzheitlich zu identifizieren und Anforderungen an die zu entwickelnde Schutzvorrichtung zu definieren.

Nach anschließender Marktrecherche konnten in einem weiteren Workshop neuartige Ideen zur Lösung generiert und Konzepte für deren Umsetzung erarbeitet werden. Darauf aufbauend wurden die Konzepte auf Basis der definierten Anforderungen bewertet und zwei Konzepte weiter ausgearbeitet. Die Fertigung erfolgte schließlich durch das FDM 3D-Druckverfahren. Mittels einer auf die Praxis abgestimmten Versuchsreihe konnten die Konzepte abschließend im Maschinenpark des Fraunhofer IPA validiert werden.

Das Ergebnis des Exploring Projects ist ein Prototyp einer frugalen Schutzvorrichtung für Spannkopffutter zur Abweisung von Verschmutzungen bei der spanenden Bearbeitung. Aufgrund der vielversprechenden Ergebnisse des Exploring Project planen die Hainbuch GmbH und das Fraunhofer IPA eine Intensivierung der Zusammenarbeit.     

Projektnutzen

• Systematischer Produktentwicklungsprozess für frugale Lösungen
• Identifikation und Analyse der Ursachen hinsichtlich der Verschmutzung des Spannkopffutters
• Konzeption und Fertigung von Prototypen
• Nachweis der Umsetzbarkeit einer frugalen Schutzvorrichtung für Spannkopffutter zur Abweisung von Verschmutzungen bei der spanenden Bearbeitung

Die Mitarbeiter des Fraunhofer IPA haben sehr schnell ein Gespür dafür entwickelt, worum es uns geht und wo wir unsere Spannmittel optimieren können. Die Zusammenarbeit war von der ersten Besprechung an ein Gewinn für uns.“

Rainer Hauke, Stellvertretende Konstruktionsleitung Hainbuch GmbH Spannende Technik

Weiterführende Informationen

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