ENERPAC - Hydraulische Spanntechnik Seite 226
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Mechanische versus hydraulische Spanntechnik Abbildung 1 Einfache hydraulische Spannvorrichtung mit minimaler Verbiegung des Werkstücks. Abbildung 2 Einfache mechanische Spannvorrichtung mit größerer Verbiegung des Werkstücks. Bei der Entscheidung, ob zum Einspannen von Werkstücken mechanische oder hydraulische Spannvorrichtungen eingesetzt werden sollen, sind zahlreiche Faktoren zu berücksichtigen. Im Allgemeinen sollten hydraulische Spannvorrichtungen für Hochleistungsanwendungen eingesetzt werden, oder aber wenn kritische Toleranzen einzuhalten sind. Mechanische Spannvorrichtungen können für kürzere Fertigungsabläufe oder grobere Verfahren eingesetzt werden, bei denen Oberflächengüte und Freimaßtoleranzen optional sind. Beispielsweise ermöglicht der Einsatz von hydraulischen Spannvorrichtungen die Aufrechterhaltung der Spannkraft mit einer Genauigkeit von 1%. Dies wird durch die Verwendung von digitalen Druckschaltern, Elektropumpen sowie hydraulischen Spannund Abstützzylindern ermöglicht. Eine solche Präzision kann notwendig sein, wenn die Bearbeitung einer Oberfläche Toleranzen von unter 0,025 mm erfordert. Die kleinste Abweichung bei der Spannkraft kann zu einem Verrutschen oder Durchbiegen des Werkstücks führen, bei der die Gesamttoleranz überschritten wird (Abbildung 1). In solchen Situationen ist die Investition in eine hydraulische Spannvorrichtung unverzichtbar. Mechanische Spannvorrichtungen sind ausreichend, wenn keine Freimaßtoleranz erforderlich ist oder wenn es sich bei dem Werkstück um ein großes Gussteil handelt, das durch die Spannkraft nicht verformt wird. Ein typischer Bediener kann beispielsweise einen Bolzen einer Spannvorrichtung manuell mit einem speziellen Drehmoment mit einer Genauigkeit von nur 10% anziehen. Dies kann zu erheblichen Abweichungen in Bezug auf die Höhe und Position des Werkstücks in einer Spannvorrichtung führen (Abbildung 2). Bei einem Gussrohling, bei dem die Oberflächengüte keine große Rolle spielt, kann dies jedoch akzeptabel sein. Und im Hinblick auf einen Kostenvergleich zwischen einer mechanischen und einer hydraulischen Spannvorrichtung ist die Entscheidung schnell gefallen. Systemkomponenten Palettenkomponenten Ventile Pumpenaggregate Druck-/Zugzylinder Abstützzylinder Schwenkspannzylinder Collet-Lok®-Produkte Mechanische Spanntechnik Gelbe Seiten Es gibt auch Situationen, in denen der Einsatz einer hydraulischen Spannvorrichtung nicht nur nicht notwendig, sondern eventuell sogar gefährlich ist. Ein gutes Beispiel dafür ist eine Druckgussmaschine. Wärme ist der fein jeder Hydraulikkomponente und beim Gießen wird offensichtlich eine enorme Hitze erzeugt. In diesem Fall stellen mechanische Spannvorrichtungen eine hervorragende und sichere Lösung dar. 226 Bei der Entscheidung zwischen einer mechanischen und einer hydraulischen Spannvorrichtung sollten im Hinblick auf Zeitersparnis und Materialkosten auch die Fertigungsmenge berücksichtigt werden. Der Einsatz von mechanischen Spannvorrichtungen ist zwar kostengünstiger, im Vergleich zu hydraulischen Spannvorrichtungen jedoch zeitintensiver. Die nachstehenden Beispiele zeigen jeweils optimale Lösungen für den Einsatz von hydraulischen oder mechanischen Spannvorrichtungen. Beispiel 1 Fertigungsmenge: 60.000 Stück Werkstückmaterialkosten: € 25 Maschinenzeitkosten: € 150 pro Stunde Hydraulische Spannvorrichtung und Komponentenkosten: € 30.000 Teile pro Spannvorrichtung: 4 Lade-/Entladezeit: 20 Sekunden Laufzeit: 720 Sekunden Die Laufzeit und die Lade-/Entladezeit entsprechen einer Maschinenzeit von 185 Sekunden. Die Maschine kostet Geld, ganz gleich, ob ein Werkstück bearbeitet oder ob während des Ladens auf die Bearbeitung des Werkstücks gewartet wird. Deshalb müssen sowohl die Ladezeit als auch die Laufzeit berücksichtigt werden. Die 185 Sekunden pro Werkstück entsprechen einer Bearbeitung von 155 Werkstücken pro 8-Stunden-Tag bei zusätzlichen Kosten von € 7,71 pro Werkstück infolge von Maschinenzeitkosten in Höhe von € 150,00 pro Stunde. Die Kosten der hydraulischen Spannvorrichtung in Höhe von € 30.000 dividiert durch 60.000 Teile entspricht zusätzlichen Kosten in Höhe von € 0,50 pro Werkstück. Alles in allem kommen in diesem einfachen Beispiel zu den Kosten des Werkstücks nur € 8,21 hinzu. Diese € 8,21 entsprechen einer Kostenerhöhung von nur 33%. Selbstverständlich könnten dabei noch weitere Aspekte berücksichtigt werden, aber an diesem Beispiel lässt sich der minimale Kostenaufwand ablesen, der für eine Hydrauliklösung aufgewandt werden muss. Angenommen, es würde eine Kleinserie von nur 3000 Werkstücken bearbeitet. Die Maschinenzeit ist identisch, aber jetzt kommen zu den Werkstückkosten noch weitere € 10 für die hydraulische Spannvorrichtung und die Komponenten hinzu (30.000/3000 Werkstücke). Die Gesamtkosten belaufen sich dann auf € 17,71, was einer Erhöhung von 71% entspricht. Für eine solche Kleinserie wäre eine Hydrauliklösung zu teuer.
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