Das fertigung-Interview

„Völlig neuer Ansatz“

25.05.2010

Verzahnen: fertigung hat mit Reinhold Siegler, Leiter Technologieentwicklung Heller, und Hannes Zipse, Business Development Manager bei Heller, sowie Kenneth Sundberg, Global Business Development Manager bei Sandvik Coromant, über Trends, Möglichkeiten und Chancen beim Verzahnungsfräsen gesprochen.

Hannes Zipse, Heller: „Wir erreichen ein wesentlich höheres Spanvolumen und sind damit sicher um den Faktor 3 produktiver.“

Herr Zipse, es fällt auf, dass sich in letzter Zeit immer mehr Fräs- und Drehmaschinenhersteller an das Thema Verzahnen wagen. Was bewegte Heller in diese Thematik einzusteigen?
Zipse: Wir sind letztes Jahr mit der neuen Baureihe F noch tiefer als bisher in die 5-Achs-Bearbeitung eingestiegen und haben überzeugende Antworten auf die Anforderungen vieler Anwenderbranchen geliefert. Über ein Projekt mit unserem Kunden Voith in Heidenheim hatten wir dann erstmalig die Thematik Verzahnung auf unserer Agenda. Gemeinsam haben wir ein Verfahren entwickelt und auch zum Patent angemeldet, das mit den herkömmlichen Bearbeitungsverfahren nichts zu tun hat. Wir nennen es „uP-Gear Technology“.

Wo sind denn die Unterschiede zu den herkömmlichen Konzepten?
Siegler: Im Gegensatz zu den klassischen Konzepten oder auch zu den aktuellen Verfahren mit Bearbeitungszentren haben wir einen völlig neuen Ansatz erarbeitet. Die klassischen Verzahnungsmaschinen sind auf einer Maschinenstruktur und Kinematik aufgebaut. In diese Maschine werden die Einstellgrößen eingegeben, und die Maschine generiert daraus die entsprechende Zahnform. Im Gegensatz dazu gehen die Anbieter von Bearbeitungszentren von einem CAD-Modell aus. Man weiß aber aus der Verzahnungstechnik, dass es keine geschlossene mathematische Abbildung beispielsweise einer Kegelradverzahnung gibt. Also ist jedes CAD-Modell, das für den CAD/CAM-Prozess benötigt wird, eben nur ein angenähertes Modell.

Zipse: Bei Heller hingegen gibt man die Verzahnungsparameter aus der Zeichnung direkt in die Maschinensteuerung ein. Die Steuerung generiert dann in Echtzeit die fünfachsigen Bahnen für das Schruppen und Schlichten. So ist man in der Lage, Korrekturen – zum Beispiel aus von der Messmaschine zurückgeführten Daten – unmittelbar über die Maschinensteuerung vorzunehmen. Dieses Verfahren setzt allerdings voraus, dass angepasste Werkzeuge eingesetzt werden. Deshalb haben wir hier in Zusammenarbeit mit Sandvik Coromant modifizierte Topffräser mit entsprechenden Schneidplatten entwickelt.

Kenneth Sundberg, Sandvik Coromant: „Wir haben Standardwerkzeuge modifiziert und Neuentwicklungen betrieben, um optimale Ergebnisse zu erzielen.“

Sandvik Coromant hat für dieses Verfahren neue Fräser entwickelt?
Sundberg: Sowohl Werkzeug- als auch Maschinenhersteller zeigen in der jüngsten Vergangenheit vermehrt Lösungen für Verzahnteile und Kegelräder auf. Dabei sind die Bedingungen beim Fräsen jeweils unterschiedlich. Sandvik Coromant hat deshalb Standardwerkzeuge modifiziert. Selbstverständlich mussten wir auch Neuentwicklungen betreiben, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Wie wichtig ist statische und dynamische Stabilität der Maschine?
Siegler: Die Stabilität ist außerordentlich wichtig. Deshalb wählen wir eine sehr kompakte Aufspannung. Das heißt, das Palettenfutter ist sehr nahe an der Palettenoberkante, um das Zahn- oder Kegelrad möglichst tief spannen zu können. Hinzu kommen unsere äußerst robusten Spindeln und hochsteifen Konstruktionselemente sowie gering ausladende Werkzeuge, die dem harten Schruppprozess gerecht werden. Deshalb sind wir gegenüber einer Vertikal-Zerspanung beim Schruppen deutlich produktiver.

Bis zu welchen Modulgrößen geht Heller?
Siegler: Wir beginnen bei Modulgröße 4 und können grundsätzlich den gesamten Arbeitsraum der Maschine ausnutzen. Bei der kleinen Baugröße des 5-Achs-BAZ FP 2000 sind das maximale Werkstückdurchmesser bis zu 720 mm, bei der größeren FP 4000 bis zu 900 mm und bei der MCH-C mit HSK100-Aufnahme bis zu 1800 mm. Bei einer neuen Maschinenbaureihe, die demnächst am Markt verfügbar sein wird, werden Durchmesser bis zu 3000 mm möglich sein.

Reinhold Siegler, Heller: „Wir haben eine Lösung entwickelt, die auf einem flexiblen und zugleich hochproduktiven Bearbeitungsverfahren basiert.“

Eröffnet das dieses Konzept neue Möglichkeiten in der Verzahnung?
Siegler: Neben dem Prozess der Zahnlückenfertigung ist es bei uns auch möglich, die Rohlinge komplett auf ein und derselben Maschine vorzufräsen. Das heißt, wir können Außen- und Innenkonturen oder auch spiegelbildliche Konturen komplett in einer ersten Aufspannung vorbearbeiten und in einer zweiten Aufspannung dann die Verzahnung fräsen. Für die Komplettbearbeitung des Werkstücks wird nur eine Maschine benötigt.

Welche Zielgruppen haben Sie mit der neuen Maschine im Visier?
Zipse: Wir sehen die Vorteile unseres Verfahrens nicht unbedingt beim klassischen Lohnverzahner mit hohen Stückzahlen und eher geringer Werkstückvarianz. Es sind mehr die Systemlieferanten wie beispielsweise Hersteller von Fahrzeugen, Maschinen oder Maschinenbauteilen, die auf der Maschine auch zusätzliche Zerspanungsaufgaben durchführen müssen. Interessant ist unser Verfahren sicherlich auch für die Getriebehersteller, die zwar Verzahnungsspezialisten sind, sich zusätzlich aber mit der Herstellung von kompletten Baugruppen beschäftigen. Das gilt vor allem für Großgetriebe, denn mit unseren Maschinen und der neu entwickelten uP-Gear Technology sind unterschiedlichste Bearbeitungen durchzuführen und sehr effizient auch Zahnräder oder Kegelräder zu bearbeiten. Je größer das Modul und die Zahnlücke sowie das Zahnrad sind, umso größer wird unser Zeit-Span-Volumen. Das heißt, wir erreichen ein höheres Spanvolumen und sind damit sicher um den Faktor 3 produktiver.

Was erwarten Sie sich in den nächsten fünf Jahren von diesem neuen Technolgiefeld?
Zipse: Wir sind überrascht, wie prominent das Thema derzeit fokussiert wird. Ich bin aber überzeugt, dass wir mehr als zehn Maschinen allein über dieses Konzept im Jahr verkaufen werden. Hierzu bieten wir die Maschinen mit einem Erstausrüstungssatz an Werkzeugen für ein Zahnrad oder eine Kombination an.