Wasser als ideales Spannmittel
Sicheres Spannen mit Eis
Die überwiegende Zahl aller zu zerspanender Teile ist unkritisch in der Aufspannung. Kopfzerbrechen bereiten kleine Teile und Teile, die keine großen Spannkräfte aufnehmen können, ohne bleibende Verformungen zurückzubehalten. Witte hat dafür eine altbewährte Lösung: das Spannen mit Eis.
Eis kann unbarmherzig sein. Wer im Herbst einen Kasten Bier im Teich vergessen hat, den man dorthin stellte, um die letzten warmen Herbsttage mit einem Grillfest zu verabschieden, muss bis zum Frühjahr warten, ehe der zugefrorene Teich die Kiste wieder freigibt. Die Umklammerung des zu Eis gefrorenen Wassers ist derart perfekt, dass selbst kräftige Hände sie nicht lösen können. Was liegt also näher, diese Eigenschaft des Wassers technisch zu nutzen?
Diese Frage haben sich findige Köpfe gestellt, die der Natur stets aufmerksam über die Schulter schauen. Ein Pionier auf diesem Gebiet ist Horst Witte, der schon vor über 20 Jahren die Gefrierspanntechnik entwickelte. Waren damals die dazu nötigen Gerätschaften Kühlschrankgroß, kann die gleiche Leistung heute in Geräten von der Größe einer Zigarrenkiste abgerufen werden. Möglich macht dies eine geniale Erfindung: Die Vortex-Düse, die nach dem Wirbelstromprinzip arbeitet.
Bei dieser Erfindung wird aufbereitete, trockene Druckluft, die mindestens 6 bar Druck besitzen muss, durch eine Düse geleitet. Eine besondere Konstruktion führt dazu, dass der Luftstrom, der auf der Unterseite einer Aluminiumplatte entlangstreicht, eine sinkende Temperatur zur Folge hat, die auf die Alu-Platte übergreift. Ein auf dieser Platte sitzender Wassertropfen gefriert dadurch im Laufe der Zeit zu Eis, da sehr bald die Temperatur unter den Gefrierpunkt von Wasser fällt. Ohne irgendwelche bewegten Teile wird auf diese Weise die Luft bis auf minus zehn Grad Celsius abgekühlt. Dadurch ist das System extrem zuverlässig und wartungsarm.
Mit dieser Technik lassen sich in einem Auftau- Gefriertakt von etwa 30 Sekunden kleine beziehungsweise druckempfindliche Teile für eine zerspanende Bearbeitung spannen. Für diesen Zweck genügt es, ein wenig Wasser auf die Spannfläche zu geben, das Teil aufzulegen, die Druckluft einzuschalten und abzuwarten, bis sich das Eis gebildet hat. Das Werkstück ist danach derart fest gespannt, dass es problemlos zerspant werden kann. Besonders wertvoll ist, dass das Teil absolut spannungslos gespannt ist. Dies bedeutet, dass es keine bösen Überraschungen nach der Bearbeitung gibt. Das Teil wird sich nach dem Entspannen garantiert nicht geometrisch bewegen. Eine wichtige Voraussetzung für hochgenaue Teile, wie sie etwa in der Optik, bei der Mikro Zerspanung oder der Raumfahrttechnik benötigt werden.
Damit das Eis bei derartig dünnen Teilen weniger stört, können dem Wasser einige Tropfen Spülmittel zugegeben werden, wodurch sich die Oberflächenspannung des Wassers herabsetzen lässt und so wesentlich flachere Wassertropfen ausgebildet werden.
Beim Zerspanungsvorgang ist der Einsatz von Kühlschmierstoffen absolut tabu, denn die dort transportierte Wärmeenergie würde den Eisfilm sofort zerstören, was das Lockern des Werkstücks zur Folge hätte. Das höchste der Gefühle in Sachen Schmieren ist daher die Minimalmengenschmierung oder noch besser: pure Luft.
Besonders interessant ist, dass Witte auf Anfrage auch Gefrierspannlösungen liefert, mit denen Teile gedreht werden können. Kleinste Teile sind dadurch nicht nur per Fräsen, sondern auch per Drehen zu bearbeiten. Wer jedoch eine CNC-Fräsmaschine mit Bahnsteuerung besitzt, kann sich diese Anschaffung oft sparen, da Absätze und kleine Wellen sich per Kreisinterpolation fast immer in ausreichender Genauigkeit herstellen lassen.
Die ideale Spanntechnik also für alle, die kleinste oder empfindliche Teile für Medizin, Raumfahrt, Optik, IT, Forschung sowie Schmuckstücke herstellen müssen.
