Mit dem Roboter eingefädelt

Die Geschichte der Neapco beginnt 1924 kurz nach der Erfindung des Automobils als „New England Auto Products Corporation“. Der Hauptsitz des Unternehmens ist Belleville in Michigan. Von dort ausgehend entwickelte sich das Unternehmen bis heute zu einem international führenden Erstausrüster und Ersatzteillieferanten für Differenziale, Antriebswellen, Tragfedern, Getriebegehäuse und endbearbeitete Aluminiumdruckgussgehäuse. Am deutschen Standort im nordrheinwestfälischen Düren werden seit 1967 Autoteile gefertigt, so wurden zum Beispiel nahezu alle europäischen Ford-Pkw mit hochwertigen Achsen aus Düren ausgerüstet. Später kamen Antriebswellen und Differenziale hinzu. Seit 2010 bildet der Standort gemeinsam mit einer Niederlassung in Polen die Neapco Europe GmbH, die für alle großen Automobilhersteller fertigt.

Für die Fertigung der verschiedenen Differenzialmodelle sind schwierige Bearbeitungsschritte nötig: Die Innenflächen eines Differenzials müssen hochpräzise durch die Gehäuseöffnungen bearbeitet werden. Ein serienmäßiges Bearbeitungszentrum oder eine Drehmaschine stößt da an die Grenzen. Die Durchmesser der Achs- und Planetenbohrungen sind zu klein, um die Fräswerkzeuge wie sonst üblich mit der Bearbeitungsspindel einzubringen. Zur Lösung dieser Fertigungsaufgabe baute Samag bereits Anfang 2000 erste Fertigungszellen für Neapco, die sich bestens bewährt haben. Diese greifen auf zuverlässige Standardbaueinheiten der Samag-Serienmaschinen zurück und kombinieren sie mit spezifischen Werkstücklösungen.

Präzision, die von innen kommt

Auf den Sondermaschinen aus Saalfeld erfolgt die Fräsbearbeitung der Werkstücke, nachdem sie zuvor auf anderen Maschinen in der Fertigungslinie vor- und feingedreht wurden. Die Fräswerkzeuge sind mit Wendeschneidplatten

In der Werkstückspannvorrichtung sitzt das Differenzialgehäuse fest in der richtigen Bearbeitungsposition. Bilder: Neapco

ausgerüstet. Diese Schneiden bilden die komplette zu bearbeitende Kontur ab, also entweder Planfläche oder Radius, und halten die geforderten Formtoleranzen prozesssicher ein. Die präzise geschliffenen Wendeschneidplatten und der mikrometergenaue Plattensitz ermöglichen einen einfachen Schneidenwechsel ohne Justieraufwand. Die Innenbearbeitung der Differenzialgehäuse mittels des Sonderprozesses 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.

Von der Seite ins Gehäuse

Durch den Werkzeugwechsel mittels Roboter kann die Sonderfräs-
maschine kurzfristig
auf andere Werkstücke umgerüstet werden.

Das Bearbeitungswerkzeug muss für die Bearbeitung in das Differenzialgehäuse eingebracht und mit beiden Frässpindeln verbunden werden, um die beiden gegenüberliegenden Flächen von innen zu bearbeiten. Hierzu wird es durch einen speziellen Greifer durch eine der Seitenöffnungen im Gehäuse im Werkstück positioniert. Dann fährt quer dazu von der einen Seite eine Spindeleinheit mit Positionierschlitten und von der anderen Seite eine mitlaufende Spindel, die der Stabilität dient, in das Werkstück. Beide Spindeln greifen in das Werkzeug ein, um das Antriebsmoment sowie die Vorschubbewegung zu übertragen. Nach dem Planfräsen entnimmt der Greifer das Werkzeug wieder aus dem Gehäuse. Dann dreht sich der Arbeitstisch um 90° und das Werkzeug zum Fräsen der Kugelflächen wird in der gleichen Weise eingesetzt. Zum Werkzeugwechsel wird der Schlitten verstellt.

Hauptzeitparallele Beladung

Auf der Werkstückseite ermöglicht eine 180°-Pendelachse das hauptzeitparallele Beladen und reduziert so die Stückzeiten. Der Beladeraum ist vom Arbeitsraum durch ein Drehschott getrennt und so vor Spänen und Kühlschmiermittel geschützt. Ein Roboter entnimmt das fertige Differenzialgehäuse von der außenliegenden Spannvorrichtung im Beladeraum und legt ein Neues auf. Vor der Neubeladung erfolgt bei geschlossener Tür ein Spülzyklus. Im Belade- und Arbeitsraum ist je eine der Spannvorrichtungen vorhanden. Die Maschinen sind mit einer Volleinhausung ausgeführt, die im Dach eine Öffnung mit Absaugstutzen zum Anschluss an eine Absaugeinrichtung hat. Die Gesamtleistung der Maschine beträgt 45 kW. Die Kommunikation mit dem Roboterhandling erfolgt über eine Profibus-Schnittstelle. Im Anschluss an die Bearbeitung der Plan- und Kugelflächen erfolgt eine weitere automatisierte Übergabe in den folgenden Arbeitsschritt. Die Hauptabmessungen des Bearbeitungszentrums inklusive KSS-Anlage, Hydraulikaggregat, Schaltschränken und Kühlaggregat betragen 6300 x 5600 x 3350 mm.

Flexibler dank Roboter

Neapco war so zufrieden mit der Performance der Samag-Sondermaschinen, dass zur Kapazitätserweiterung eine weitere baugleiche Maschine in Auftrag gegeben wurde. Diesmal sollte der

Im ersten
Fertigungsschritt werden die Planflächen des Differen-
zialgehäuses bearbeitet, im zweiten die Kugelflächen.

Werkzeugwechsel flexibler gestaltet werden, um die Sonderfräsmaschine mit reduziertem Aufwand an neue Werkstücke und kompliziertere Geometrien anpassen zu können. Deshalb wurde ein Standardindustrieroboter gewählt, der die beiden Fräswerkzeuge an einem Spezialgreifer trägt. Er verfügt über verschiedene an die jeweiligen Werkstücke angepassten Programme und kann die Werkzeuge bei engen oder versetzten Gehäuseöffnungen noch besser in das Differenzial einfädeln. Auf der Maschine werden diverse Werkstücktypen bearbeitet. Für die Umrüstung auf einen anderen Typ müssen die Werkzeuge gewechselt und ein anderes Roboter- und Bearbeitungsprogramm gewählt werden. Außerdem sind wie bei den Vorgängermaschinen die Spannvorrichtungen der Werkstückbeladung zu wechseln.

Solide Maschinenkonstruktion

Auf der Samag-Maschine fertigt Neapco im Dreischichtbetrieb. Das gesamte System arbeitet dank der soliden Maschinenkonstruktion schwingungsfrei und ermöglicht dadurch sowohl hohe Oberflächengüten innerhalb der vorgegebenen Werte als auch eine hohe Standzeit der Schneidwerkzeuge. Die Erfahrungen, die Neapco mit den Samag-Maschinen hinsichtlich Verfügbarkeit und Prozessfähigkeit gemacht hat, sind durchweg positiv.

Kontakt: Neapco Europe GmbH, www.neapco.com
Samag Saalfelder Werkzeugmaschinen GmbH, www.samag.de
AMB Halle 9, Stand C78