dihw MAGAZIN 1/2023

Bearbeitungsverfahren
Im Vergleich zum kontinuierlichen Wälzschleifen
haben beide Prozesse unterschiedliche
Nachteile in Bezug auf Produktivität,
Wirtschaftlichkeit oder Qualitätskonstanz.
Das Problem ist, dass die gängigen
Wälzschnecken mit Durchmessern
von 300 mm zu groß für Bauteile mit Störkonturen
sind. Kleinere Werkzeuge erfordern
höhere Drehzahlen, um hohe Schnittgeschwindigkeiten
zu realisieren. Bisherige
Maschinenkonzepte waren jedoch
nicht auf die hohen dynamischen Anforderungen
für Werkzeug- und Werkstückantrieb
ausgelegt. Abhilfe schaffen neuartige
Hochgeschwindigkeitsspindeln in Kombination
mit einem dynamischen Direktantrieb
der Werkstückachse. Damit lassen sich
die Vorteile des Wälzschleifens mit kurzen
Bearbeitungszeiten, niedrigen Werkzeugkosten
und sehr hoher Qualitätskonstanz
nutzen. Anhand zweier ausgewählter Bauteile
„Car“ und „Bike“ (Abbildungen 1 und
2) lässt sich die Wirtschaftlichkeit des Wälzschleifens
im Vergleich zum Profilschleifen
aufzeigen. Die zugehörigen Tabellen („Car“
und „Bike“) veranschaulichen die Zeit- und
Kostenvorteile.
Die passenden Maschinen
Der Coburger Verzahnungsspezialist Kapp
Niles bietet für diese Kundenanforderungen
zwei Maschinentypen an. Beide Baureihen
sind mit hochdynamischem Werkzeug-
(25.000 U/min) und Werkstückantrieb
(5.000 U/min) ausgestattet.
Die KNG 350 flex HS verfügt über einen
konventionellen Aufbau mit einem Werkstückantrieb.
Sie ist in zwei Ausführungen
erhältlich: für kleinste und kleine Losgrößen
mit Handbeladung. Für höhere Stückzahlen
steht eine automatisierte Variante
mit schnellem Ringlader zur Verfügung. Bearbeitet
werden auf dieser Maschine Werkstücke
bis Durchmesser 350 mm. Sie zeichnet
sich durch kurze Rüstzeiten aus, die
durch intelligente Komponenten und einzigartige
Ergonomie erreicht werden.
Für die Großserienfertigung lohnt es sich
dann aber, die konzeptionellen Nebenzeiten
der Maschine näher zu betrachten. Die
KX TWIN-Baureihe mit zwei Werkstückantrieben
und hauptzeitparallelem Be- und
Entladevorgang bietet hier weiteres Potenzial
zur Bodenzeitreduzierung. Das zeitneutrale
Schleudern der Bauteile direkt in der
Maschine ermöglicht die Einhaltung von
„Clean Factory“-Anforderungen mit allen
bekannten Automationskonzepten.
Weitere Anforderungen an die Fertigung
Neben den kompakten Bauteilen mit Störkonturen
bringen E-Getriebe noch weitere
Anforderungen an die Fertigung mit sich:
• Das Geräuschverhalten des Getriebes und
damit speziell der Verzahnungen gewinnt
immer mehr an Bedeutung.
• Mit der Weiterentwicklung von Verzahnungen
hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit
rückt die Topologie der Zahnflanke zunehmend
in den Fokus. Beim Wälzschleifprozess
entsteht eine natürliche Verschränkung
an den bearbeiteten Zahnflanken.
Mit der innovativen Software KN
grind lässt sich dieses Phänomen heute
vorab simulieren, komplett eliminieren
oder auch gezielt beeinflussen.
• Ein weiterer Punkt ist die Oberflächenrauheit.
Mit einem Standardwerkzeug
lassen sich beim kontinuierlichen Wälzschleifen
Werte einer gemittelten Rautiefe
Rz = 2,5 - 3 µm sicher erreichen. Für höhere
Anforderungen bietet Kapp Niles Kombi-Werkzeuge
an, die zwei unterschiedliche
Bereiche aufweisen: einer mit Standardkörnung
und ein weiterer zum Feinschleifen
oder Polieren, je nach Oberflächenanforderungen.
Damit sind auch Rauheitswerte
von Rz < 1 µm möglich. Der damit
signifikant erhöhte Traganteil der
Zahnflanken steigert die maximale Belastbarkeit
des Zahnrads. Ein weiterer Vorteil
dieses Verfahrens ist, dass es sich in automatisierte
Prozessketten mit „One-pieceflow“
integrieren lässt, was mit dem bisher
eingesetzten Gleitschleifen nicht zu
realisieren war.
Fazit
Die Fertigung von E-Getrieben erfordert
Know-how und Lösungen, die über den
technischen Stand von Verbrenner-Getrieben
liegen. Daraus erwachsen aber auch
große Chancen für Hersteller, welche die
neuesten Fertigungsmethoden beherrschen.
Das Wälzschleifen mit kleinen Werkzeugen
ist ein Baustein. Kapp Niles bietet
heute ein breites Spektrum von Lösungen
weit über den klassischen Werkzeugmaschinenbau
hinaus an. Prozessmonitoring,
Teilerückverfolgung und Inline-Qualitätssicherung
werden zunehmend integraler
Bestandteil moderner Fertigungssysteme.
Damit können sich auch Hersteller
an Hochlohnstandorten im internationalen
Wettbewerb behaupten. Gerade in Zeiten,
in denen der Wirtschaft die Anfälligkeit einer
globalisierten Fertigung schmerzhaft
bewusst wurde, ist dies eine Riesenchance,
dem Kostendruck zu begegnen.
weitere Infos: www.kapp-niles.com
Werkstück „Bike“: Kopfkreisdurchmesser: 11,8 mm | Modul: 0,72 mm | Zähnezahl: 13 | Verzahnungsbreite: 12 mm.
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