Hausübung Effizien­zsteiger­ung im Vorricht­ungsbau - Praxisna­he Anleitun­g 689 Wörter / ~4½ Seiten Autor Nicolas Z. im Nov. 2011

Kurzfassung: Die Hausübun­g "Grundla­gen des Vorricht­ungsbaus­" vermitte­lt praxisor­ientiert­es Wissen über die Funktion­en und den wirtscha­ftlichen Einsatz von Vorricht­ungen. Sie erklärt detailli­ert, wie Werkstüc­ke effizien­t position­iert, gespannt und gestützt werden können, und stellt verschie­dene Typen von Vorricht­ungen vor. Dieses Wissen ist essentie­ll für Ingenieu­re und Technike­r, die in der Fertigun­g arbeiten und Prozesse optimier­en möchten.

Grundlagen des Vorrichtungsbaus

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1.   Einleitung:

Vorrichtungen haben die Aufgabe, Werkstücke, Werkzeuge oder Messmittel in Arbeitsgerechte Lage zu bringen und so die Handhabung zu erleichtern, sowie die Fertigung Wirtschaftlicher zu gestalten.

 

Dies geschieht durch folgende Funktionen der Vorrichtung

-         Positionieren

d.h. Teile in eine arbeitsgerechte und wiederholgenaue Position zu bringen

-         Spannen

d.h. Teile in einer bestimmten Position zu halten

-          Stützen

d.h. funktionssicheren Kraftfluss durch verhindern von Deformationen verhindern

-         Führen

d.h. die Bewegung von Teilen auf vorgegebenen Bahnen sicherzustellen

 

Diese Funktionen bezeichnet man als die Grundfunktionen von Vorrichtungen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.   Wann benötigt man Vorrichtungen bzw. wann ist der Einsatz einer Vorrichtung wirtschaftlich (sinnvoll)?

 

Vorrichtungen sind nur dann wirtschaftlich, wenn die Stückzahl der zu fertigenden Werkstücke sehr hoch ist, oder durch die Fertigung ohne eine Vorrichtung ein enormer Mehraufwand entstehen würde. Jedoch ist zu berücksichtigen, dass die Material- und Herstellungskosten einer Vorrichtung + die Kosten der Herstellung der Teile mit Vorrichtung, nicht die Kosten der Herstellung der Teile ohne einer Vorrichtung überschreiten. Dies lässt sich mittels Wirtschaftlichkeitsrechnungen feststellen.

 

 

3.   Einteilung von Vorrichtungen

 

Vorrichtungen kann man je nach ihren Einsatz- und Anwendungsmöglichkeiten in universelle, spezielle und flexible Vorrichtungen einteilen.

 

Universelle Vorrichtungen

Als universelle Vorrichtung bezeichnet man die Vorrichtung dann, wenn damit Werkstücke von verschiedener Form und Größe gespannt werden können und die Vorrichtung auf unterschiedlichen Maschinentypen, wie Werkzeugmaschinen, Bohrmaschinen und Bohrwerke aufgespannt werden kann.

Beispiele hierfür sind der Maschinenschraubstock, der Teilapperat oder das Dreibackenfutter.

 

Spezielle Vorrichtungen

Als spezielle Vorrichtungen bezeichnet man Vorrichtungen, die extra für einen bestimmten Maschinentyp, ein bestimmtes Werkstück, oder einen bestimmten Arbeitsschritt an einem Teil angefertigt werden.

Beispiele hierfür sind eine Bohrvorrichtung oder eine Schweißvorrichtung.

 

Flexible Vorrichtungen

Als flexible Vorrichtungen bezeichnet man Vorrichtungen die aus Normalisierten Einzelteilen zusammen gesetzt werden können. Der Vorteil hierbei ist, dass sie nach Gebrauch zerlegt, und anderweitig wieder zusammen gesetzt werden können. Sie sind jedoch nicht für alle Fertigungsverfahren geeignet.

Die normalisierten Bausätze bestehen meist aus Aufspannplatten, Positionierelementen  (Anschläge), Elementen zur Spannhöhenverstellung und Spannelementen (Spannpratzen).

 

       

Teilsysteme bei Vorrichtungen

 

Teilsystem zum Tragen (Grundkörper)

Alle Bauelemente und Teilsysteme sind auf dem Grundkörper der Vorrichtung angeordnet. Diese können Lösbar, z.B. durch Verstiftungen oder Schrauben, oder unlösbar, z.B. durch Schweißen oder Löten mit dem Grundkörper verbunden sein. Die Hauptaufgabe des Grundkörpers besteht somit im tragen der restlichen Teilsysteme.

Die drei am häufigsten verwendeten Grundkörper sind gegossene Grundkörper, geschweißte Grundkörper und Grundkörper aus Vorrichtungsbaukästen.

 

Gegossene Grundkörper sind im Normalfall teurer als geschweißte Grundkörper, da zum gießen dieser erst eine Form, ein Modell hergestellt werden muss. Man bevorzugt diese Gusseisenvariante meist, wenn mehrere gleiche Vorrichtungen benötigt werden. Ein Vorteil aber ist, dass solche gegossenen und anschließend spannungsarm geglühten Vorrichtungen sehr verzugsarm sind und somit eine sehr hohe Genauigkeit aufweisen.

Geschweißte Grundkörper sind preiswerter als gegossene und werden meist bei sehr großen Vorrichtungen wie z.B. Aufnahmerahmen oder ähnlichem bevorzugt. Durch Anbringung von Rippen und Verstrebungen werden diese Konstruktionen zusätzlich versteift. Geschweißte Grundkörper werden ebenfalls, um einen evtl. Verzug bei anschließender spanender Bearbeitung (fräsen etc.) spannungsarm geglüht.

Grundkörper aus Vorrichtungsbaukästen bestehen aus Platten, die meist aus Gusseisen gefertigt sind. Sie sind, um die weiteren Teilsysteme darauf montieren zu können, mit Positionier – und Gewindebohrungen versehen.     

 

Teilsysteme zum Positionieren

 

Positionieren bedeutet das Werkstück in seiner Lage so festzulegen, dass die Lage entsprechend den Anforderungen reproduzierbar ist.

Man entscheidet zwischen folgenden Positioniermöglichkeiten:

Halbpositionieren d.h. das Werkstück in nur einer Ebene positionieren.                                         Dies tut man z.B. zum Schleifen von Flächen oder zum Messen der Dicke.

Positionieren d.h. das Werkstück in zwei Ebenen positionieren.                                              Dies tut man um z.B. Nuten zu fräsen oder Absätze zu schleifen.                                                            

Vollpositionieren d.h. das Werkstück in allen drei Ebenen positionieren.                              Dies tut an um z.B. Taschen oder Bahnen zu Fräsen.

Bei runden Werkstücken bezeichnet man dies als Halbzentrieren, Zentrieren und Vollzentrieren.

Wird ein Werkstück nach mehr als drei Seiten positioniert, so spricht man von Überpositionierung. Sowohl Überpositionierungen als auch Überzentrierungen müssen auf alle Fälle vermieden werden.

 

Positionierelemente:

In erster Linie sind die Positionierelemente nach der Beschaffenheit des Werkstücks zu wählen. Sie sin abhängig von der geometrischen Form des Werkstücks, der Oberflächenbeschaffenheit, des Werkstoffes, der verlangten Genauigkeit und der Anzahl der gleichzeitig zu positionierenden Werkstücke.

 

Positionieren an ebenen Positionsflächen

Werkstücke mit ebener Positionierfläche werden an den Seiten durch z.B. Stifte oder Anschlagleisten in die richtige Lage gebracht.