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Innenbearbeitung von Differenzialgehäusen mit Sonderfräsmaschinen von Samag
Stückzeit drastisch gesenkt
14.08.2012
Bearbeitungszentrum: Neapco in Düren setzt zur rationellen Innenbearbeitung von Differenzialgehäusen auf eine Sonderfräsmaschine von Samag. Gegenüber anderen Verfahren konnte der Automobilzulieferer seine Stückzeiten um rund 40 Prozent reduzieren, die sehr eng gesetzten Toleranzen werden zverlässig eingehalten.
Die Maschine für die Bearbeitung der Differenzialgehäuse wird vollautomatisch per Roboter bestückt.
Die stabile Straßenlage eines Autos in der Kurve trägt in hohem Maß zur Sicherheit und zum guten Fahrgefühl bei. Dass eine enge Kurvenfahrt für zweiachsige Fahrzeuge überhaupt möglich ist, liegt an den Differenzial- oder Ausgleichsgetrieben, die die Kraftverteilung zwischen innerem und äußerem Rad regeln und verhindern, dass das äußere Rad in der Kurve abhebt.
Samag hat zwei Sonderfräsmaschinen zur Kammerbearbeitung von Differenzialgehäusen an den Zulieferer Neapco in Düren geliefert. Für die Einhaltung geringster Toleranzen sorgen im Prozess auch die verwendeten Präzisionswerkzeuge von Mapal.
Das Besondere bei der Zerspanung von Differenzialgehäusen sind die Bearbeitungen der innenliegenden Partien. Es handelt sich dabei um jeweils zwei gegenüberliegende Plan- und Kugelflächen. An diesen Flächen stützen sich beim fertigen Differenzial die Kegelräder ab, die die Funktion des Drehzahlausgleichs übernehmen.
Fertig für die Innenbearbeitung des Differenzialgehäuses. Alle Achsen und Werkzeuge sowie das Gehäuse sind in Position. Bild: Neapco
Stückzeit um 40 Prozent senken
Für die Bearbeitung der Innenflächen mit engsten Toleranzen wird die Sonderfräsmaschine von Samag eingesetzt. Sie positioniert und spannt das Werkstück, das zuvor auf anderen Maschinen in der Fertigungslinie vor- und feingedreht wurde. Die Werkzeuge sind beidseitig mit je zwei Wendeschneidplatten ausgerüstet. Diese Schneiden bilden die komplette zu bearbeitende Kontur ab, also entweder Planfläche oder Radius, und halten die geforderten Formtoleranzen prozesssicher ein. Die in höchster Präzision geschliffenen Wendeschneidplatten und der µm-genaue Plattensitz ermöglichen einen einfachen Schneidenwechsel ohne Justieraufwand.
Dass die Innenbearbeitung der Differenzialgehäuse in einem Schritt erfolgt, senkt die Stückzeit gegenüber anderen Verfahren um etwa 40 Prozent. Zudem sorgen die hohe Stabilität des Werkzeuggrundkörpers und die optimale Geometrie der Schneidkanten für lange Standzeiten. Damit das Werkzeug überhaupt die beiden gegenüberliegenden Flächen von innen bearbeiten kann, hält ein spezieller Greifer es fest und positioniert es durch eines der beiden Fenster im Werkstück.
Die Z-Achse fährt in die Ausgangsposition, und das Werkstück wird auf dem Rundtisch um 90° gedreht. Bild: Neapco
Anschließend wird von links und rechts je ein Dorn in das Werkstück eingefädelt. Diese Dorne übernehmen die Führung und den Antrieb des Werkzeugs. Die Bearbeitung findet mit einem Hub von jeweils 4 mm zur einen und zur anderen Seite und einer Vorschubgeschwindigkeit von 36 m/min statt. Nachdem die Dorne zurückgefahren sind, entnimmt der Greifer das Werkzeug wieder aus dem Gehäuse. Anschließend wird das Gehäuse um 90° geschwenkt, bevor das Kugelwerkzeug in gleicher Weise eingesetzt wird und die kugeligen Anlageflächen in der beschriebenen Weise bearbeitet. Die Werkzeugwechseleinheit ist mit drei elektromechanischen NC-Achsen ausgestattet, so dass das Werkzeug mit einer Verschiebung der X-Achse eingefädelt werden kann. Die Spannvorrichtung besteht aus dem Grundkörper mit Aufnahmehalbschalen, zwei hydraulischen Schwenkspannern und einem gehärteten und geschliffenen Bolzen für die Zentrierung in einer Planetenbohrung.
Robuste Konstruktion
Die Werkzeuge werden von einer Antriebs- und einer Abtriebsspindel im Innenraum des Gehäuses gehalten und in Z-Richtung bewegt. Das gesamte System arbeitet dank der robusten Maschinenkonstruktion schwingungsfrei und ermöglicht damit sowohl hohe Oberflächengüten innerhalb der vorgegebenen Werte als auch eine hohe Standzeit der Schneidwerkzeuge.
Differenzialgehäuse werden in großen Stückzahlen prozesssicher und wirtschaftlich gefertigt. Bild: Mapal
Für die Innenbearbeitung der Differenzialgehäuse setzt Neapco seit 2008 zwei baugleiche Sonderfräsmaschinen von Samag ein. Die Maschinen sind mit einer Volleinhausung ausgeführt, die im Dach eine Öffnung mit Absaugstutzen zum Anschluss an eine Absaugeinrichtung hat. Beschickungs- und Arbeitsraum sind mittels eines Drehschotts getrennt. Eine 180°-Pendelachse ermöglicht das hauptzeitparallele Beladen und reduziert so die Stückzeiten, die pro Werkstück mit 103 s angesetzt sind. Nach dem Schwenken der Pendelachse wird die Spannvorrichtung entspannt und danach öffnen sich die Arbeitsraumtüren automatisch zur Entnahme des Werkstückes. Vor der Neubeschickung erfolgt bei geschlossener Tür ein Spülzyklus.
Im Beladungs- und Bearbeitungsraum ist je eine der Spannvorrichtungen vorhanden. Die Gesamtleistung der Maschine beträgt 45 kW. Sie ist für einen Nutzungsgrad von 85 Prozent vorgesehen. Die Kommunikation mit dem Roboterhandling erfolgt über eine Profibus-Schnittstelle. Im Anschluss an die Bearbeitung der Plan- und Kugelflächen erfolgt eine weitere automatisierte Übergabe der fertig bearbeiteten Gehäuse an eine 100-Prozent-Post-Prozess-Messeinrichtung und die anschließenden Wäschen.
