Präzise Kupplungs‑ und Bremssysteme dank Horn-Wälzschälsystem

Die Maschinenfabrik Mönninghoff gilt als Spezialist für die Entwicklung und Herstellung von Kupplungs- und Bremssystemen für zahlreiche Branchen. Für die Herstellung der Einzelkomponenten setzt das Unternehmen auf Präzisionswerkzeuge der Paul Horn GmbH. Neben Werkzeugen zum Drehen zeigen Horn-Wälzschälwerkzeuge im täglichen Einsatz ihre Zähne und sorgen für hochpräzise Verzahnungen.

Kupplungen gibt es in unzähligen Varianten. Die Auswahl erfolgt je nach Einsatzfall und vorliegenden Randbedingungen. Grundsätzlich lassen sich Kupplungen in zwei Kategorien unterteilen: schaltbare und nicht schaltbare Kupplungen. Die primäre Funktion einer Kupplung liegt bei der Übertragung von Drehmoment zwischen zwei Wellen. Weitere Funktionen sind beispielsweise der Ausgleich von Fluchtungsfehlern, die Dämpfung von Drehmomenten bei unregelmäßigen Drehzahlen sowie Sollbruchstellen als Überlastschutz.

Des Weiteren lassen sich Kupplungen in der Art der Drehmomentübertragung unterscheiden. Zum einen sind dies kraftschlüssige Verbindungen, welche zum Beispiel bei Rutschkupplungen im Auto zum Einsatz kommen. Hier werden die zwei oder mehr Kupplungsreibscheiben mit Federkraft oder hydraulisch aneinandergepresst. Zum anderen übertragen formschlüssige Kupplungen die Kräfte über Verzahnungen, Klauen oder weiteren Formen.

Fahrzeugbau

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Effiziente Fertigung von Kupplungen für Speedway-Motorräder

Ein Gang, ein Zylinder und viel Adrenalin. Die Motorsport-Disziplin Speedway verlangt von den Fahrern nicht nur viel Mut, sondern fordert auch das eingesetzte Material. Besonders beansprucht ist hierbei die Kupplung. Der ehemalige Speedway-Fahrer Holger Lund aus Schleswig-Holstein hat sich auf die Fertigung der hochbeanspruchten Bauteile spezialisiert.Lesen Sie mehr!

Mönninghoff bietet ein breites Produktspektrum, das unter anderem elektromagnetische Zahnkupplungen für eine präzise Steuerung von Drehmomenten sowie Lamellenkupplungen für anspruchsvolle Anwendungen umfasst. Darüber hinaus entwickelt das Unternehmen elektromagnetische Haltebremsen für sichere und schnelle Stoppvorgänge sowie Überlastkupplungen, die bei Überschreiten eines definierten Drehmoments auslösen und Maschinenkomponenten vor Schäden schützen.

Zusätzlich fertigt Mönninghoff Kupplungs-Brems-Kombinationen, die beispielsweise in Skilift- und Gondelsystemen namhafter Hersteller eingesetzt werden. Die Kombinationen sorgen dafür, dass Gondeln in der Berg- und Talstation automatisch ein- und ausgekuppelt werden und im gleichen Abstand zueinander durch die Station fahren. Dadurch ist ein sicheres Ein- und Aussteigen trotz hoher Seilgeschwindigkeiten gewährleistet. Bei diesen Produkten werden einige verzahnte Komponenten wie zum Beispiel Lamellenträger verbaut.

Für die Herstellung der Lamellenträger setzt man bei der Maschinenfabrik Mönninghoff auf den Prozess Wälzschälen. Hierzu kommen die Werkzeugsysteme von Horn zum Einsatz. „Neben der Performance der Werkzeuge hat uns der technische Support von Horn überzeugt. Horn reihte sich vor ein paar Jahren als dritter Lieferant von Wälzschälwerkzeugen bei uns ein. Wir waren damals überrascht, welche technischen Fragen die Horn-Konstrukteure zur Werkzeugauslegung an uns hatten. Das wurden wir von den anderen Lieferanten vorher nicht gefragt“, erzählt Produktionsleiter Timon Lubek.

Das technische Know-how von Horn überzeugte das Team um Lubek. „Wir haben in unserer Konstruktion einen eigenen Bereich geschaffen, der sich nur mit der Konstruktion von Verzahnungswerkzeugen beschäftigt“, ergänzt der Horn-Außendienstmitarbeiter Michael Ehmann.

Verschiedene Varianten im Einsatz

Heute sind über 20 verschiedene Varianten der Wälzschälwerkzeuge auf den Maschinen bei der Maschinenfabrik Mönninghoff im Einsatz. Die zu fertigenden Module liegen zwischen 0,5 bis 2,5. Das Wälzschälen des Lamellenträgers für die Skilift-Kupplung mit einem Modul von 2 übernimmt ein Werkzeug mit einem Wechselkopf. Das Vollhartmetall-Schneidrad des Typs WSR ist hierbei über eine Präzisionsschnittstelle mit dem Werkzeughalter verbunden.

Im Zerspanungsprozess fertigt das Werkzeug die Verzahnung in sieben Einzelhüben. Diese sind aufgeteilt in sechs Schrupphübe sowie einen Schlichthub. Die einzelnen Zustellungen verlaufen nicht linear, liegen aber im Mittel bei rund 0,45Millimeter. „Durch die Wälzschälwerkzeuge von Horn liegen wir bei den gefertigten Verzahnungsqualitäten auf einem hohen Niveau. Durch diese Qualität sowie durch den technischen Support ist Horn beim Wälzschälen bei uns gesetzt“, so Lubek.

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Kürzere Prozesszeiten

Das Horn-Wälzschälsystem umfasst Werkzeuge zum hochproduktiven Herstellen von Innenverzahnungen, Passverzahnungen und anderen Innenprofilen sowie von Außenverzahnungen mit Störkanten. Die wichtigsten Vorteile des Wälzschälens bei diesen Anwendungen sind die deutlich kürzeren Prozesszeiten im Vergleich zum Verzahnungsstoßen, der Einsatz auf optimierten Dreh-Fräs-Zentren, das Drehen und Verzahnen in einer Aufspannung und der Verzicht auf Freistiche am Verzahnungsende. Darüber hinaus überzeugt die meist produktivere und kostengünstigere Herstellung gegenüber dem Wälzstoßen und Räumen und die im Vergleich zum Nutstoßen vier- bis fünffach kürzere Zykluszeit.

Dies zeigt sich auch in der Möglichkeit zur Hartbearbeitung von Verzahnungen ins Volle. Die Wälzschälwerkzeuge sind zum Verzahnen mittlerer bis großer Lose konzipiert. Dabei ist jedes Werkzeug individuell an den Einsatz und den zu bearbeitenden Werkstoff angepasst, wobei sich die unterschiedlichen Werkzeugschnittstellen an der Zähnezahl und Modulgröße orientieren.

Komponentenfertigung

Maschinenbau

Verzahnungsfräsen und Drehen in einer Aufspannung

Bei der Bearbeitung einer Welle aus dem Großmotorenbau setzt die W. Wolf GmbH auf das Verzahnungsfräsen mit Werkzeugen von Horn. Mit dem Horn-Zirkularfrässystem lässt sich eine Verzahnung in der gleichen Aufspannung fräsen, in der schon die Drehbearbeitung geschieht.Lesen Sie mehr!

Speziell bei Innenverzahnungen zeigt Horn beispielsweise bei größeren Modulen den Vorteil einer kurzen Prozesszeit. Für das Wälzschälen größerer Module sind große und steife Fräs-/Drehzentren erforderlich, welche die entsprechende Synchronisation zwischen Werkstück- und Werkzeugspindel ermöglichen. Je größer das Modul, umso kritischer ist das Thema Maschine in Bezug auf die Steifigkeit. Mit einer Schnittaufteilung auf die linken und rechten Flanken lässt sich dieses Thema werkzeugseitig entkräften.

Nach den Erfahrungen mit kleinen Vollhartmetall-Wälzschälwerkzeugen nutzte Horn das gewonnene Knowhow, um auch größere Module abzudecken. Die Techniker prüfen jede Anwendung vor der Umsetzung auf Machbarkeit und besprechen die Werkzeugauslegung sowie Empfehlungen für den Prozess mit dem Anwender.

Das System umfasst Werkzeuge in zylindrischer oder konischer Form für Module von 0,5 bis 2. Die Vollhartmetall-Monoblock-Variante ist mit einem Durchmesser von bis zu 20Millimeter und in schlanker Bauform lieferbar. Sie kommt bei kleinen Modulen und kleinen Bauteilen zum Einsatz vorzugsweise dann, wenn wegen der Kollisionsgefahr ein schlanker Schaft benötigt wird. Die auf den Anwendungsfall abgestimmten Schneidstoffe und Beschichtungen erzeugen hohe Oberflächenqualitäten am Werkstück. Bei Werkzeugdurchmessern über 20Millimeter werden Wälzschälwerkzeuge mit Wechselkopfsystem eingesetzt. Die präzise Schnittstelle erlaubt das einfache Wechseln des Schneidkopfes in der Maschine ohne Ausbau des Halters. Der Halter aus Hartmetall sichert eine hohe Steifigkeit, Verschleißfestigkeit und Präzision.

Bei den größeren Modulen setzt Horn auf den Einsatz eines Werkzeugträgers, bestückt mit Wendeschneidplatten. Speziell beim Werkzeugtyp WSR bietet Horn die Möglichkeit, die innere Kühlmittelzufuhr vor oder hinter die Schneide zu legen. Damit können je nach Anwendungsfall Sackloch-, Durchgangs- oder Stufenbohrungen mit der passenden Kühlung bearbeitet werden.

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Höhere Genauigkeit

Für das Wälzschälen der Hohlräder setzt die Maschinenfabrik Mönninghoff auf eine Maschine von DMG Mori. „Mit der CTX beta 1250 TC haben wir eine flexible Maschine mit bedienerfreundlichen Technologiezyklen, beispielsweise dem gearSKIVING 2.0, auf der die Wälzschälprozesse sicher laufen“, erklärt Lubek. Vor der Einführung des Wälzschälprozesses setzte man bei der Maschinenfabrik Mönninghoff auf das Verzahnungsstoßen und -fräsen. Die Umstellung auf das Wälzschälen erbrachte viele Vorteile: Zeiteinsparung, erreichbare Präzision sowie die Güteklassen der Verzahnungen und die Möglichkeit, Bauteile komplett auf einer Maschine herzustellen. Die Komplettbearbeitung erhöht die Genauigkeit, da bei jeder neuen Aufspannung mit einem Genauigkeitsverlust gerechnet werden muss. Dies spielt insbesondere bei der Fertigung der Bauteile für die Kupplungs- Brems-Kombinationen eine große Rolle.

Die CTX beta 1250 TC von DMG Mori ist eine innovative Lösung für die Komplettbearbeitung. Mit der Möglichkeit zum 5-Achsen-Bearbeiten bis in den Hochleistungsbereich schließt sie die Lücke zu den klassischen Universal Drehmaschinen und bietet eine hohe Flexibilität für Futterbauteile im Maschinenbau oder der Fluid- und Hydraulik-Industrie. Die ultrakompakte compactMASTER Spindel mit HSK-A63-Schnittstelle eröffnet Anwendern ein breites Anwendungsspektrum von der Komplettbearbeitung bis zur 5-Achs-Simultanbearbeitung. Ein Hightech-Baukasten ermöglicht es, die Maschine individuell auf das Teilespektrum anzupassen, einschließlich verschiedener Werkzeugmagazine mit einer Kapazität von bis zu 80 Plätzen.

Bei Mönninghoff arbeitet man schon seit über 25 Jahren mit den Werkzeugsystemen von Horn. „Anfänglich kamen beim Drehen nur die Hörnchen zum Einsatz, wie wir sie immer nennen“, scherzt Lubek, als er über die Horn-Superminis redet, und fährt fort: „Mittlerweile setzen wir auf das breite Werkzeugportfolio von Horn. Das Know-how in der Werkzeugtechnologie sowie die sehr hohe Lieferperformance haben uns überzeugt.“

Quelle: Paul Horn GmbH