Voll im Einsatz: Kompaktes und stabiles Frässystem.
Bild: Horn

Voll im Einsatz: Kompaktes und stabiles Frässystem. Bild: Horn

Mit den Verfahren Stoßen und Fräsen bietet Horn eine Vielzahl an interessanten Werkzeugsystemen zur wirtschaftlichen Bearbeitung von Verzahnungen an, beschreibt Dr. Matthias Luik, Leiter F&E der Paul Horn GmbH in Tübingen.

Dabei passt sich Horn dem allgemeinen Trend an, Verzahnungen auf Standardbearbeitungsmaschinen herzustellen. Auf Drehmaschinen kommt dabei häufig das Nutstoßen, teilweise mit angetriebenen Werkzeugen, zum Einsatz. Hierdurch konnte das zeit- und kostenintensive Räumen substituiert werden. Weiterer Vorteil ist der Einsatz von Ein- und Mehrzahnplatten: „Im Gegensatz zu teuren Wälzfräsern haben angepasste Hartmetallwendeschneidplatten, die mit einem Standardgrundhalter versehen sind, wirtschaftliche Vorteile. Die Werkzeuge werden sowohl auf Fräs- als auch auf Drehmaschinen eingesetzt. Je nach Modulgröße decken unterschiedliche Frässysteme das Aufgabengebiet ab.“

Bei Großverzahnungen wird dazu übergegangen, keine reinen Verzahnwerkzeuge mehr einzusetzen. Wirtschaftlich kann dies mit Hochvorschubfräsern zum Schruppen und endkonturnahem Abzeilen erfolgen. Im Anschluss werden vielschneidige Standardschlichtfräser eingesetzt, um die fertige Kontur herzustellen.

Wälzstoßwerkzeuge mit WSP

Durch den Einsatz neuer Wendeschneidplattenwerkzeuge der Ingersoll Werkzeuge GmbH, Haiger, „ist das Wälzstoßen schneller und wirtschaftlicher geworden“. Besonders bei der

Ingersoll Wälzstoßwerkzeug

Wälzstoßwerkzeug bei der Bearbeitung eines Lamellen-
trägers.
Bild: Ingersoll

Schruppbearbeitung bieten die neuen Werkzeuge Vorteile: Bedingt durch die wesentlich höheren Schnittgeschwindigkeiten und verlängerten Standzeiten ergibt sich die Steigerung der Wirtschaftlichkeit.

Die Werkzeugkörper werden – bedingt durch die hohe Belastung bei der robusten Zerspanung – aus hochvergütetem und langzeitnitriertem Stahl hergestellt. Der Stabilität und sicheren Fixierung der Wendeschneidplatte kommt bei dieser Bearbeitung eine hohe Bedeutung zu. Die Plattensitze sind formschlüssig und hochgenau gefräst. Sie erlauben eine exakte Positionierung der Wendeschneidplatte und bieten einen stabilen Sitz bei der Stoßbelastung. So weist etwa ein Werkzeug für die Wälzstoßbearbeitung von Lamellenträgern 28 Zähne und 2 Blockzähne auf. Dabei stellten die Blockzähne aus zerspanungstechnischer und wirtschaftlicher Sicht eine Herausforderung dar. Es ist aber gelungen, „eine Blockplatte zu entwickeln, die wirtschaftlich herstellbar ist und weiterhin eine stabile Fixierung im Plattensitz gewährleistet.“

Die Einsatzmöglichkeit sowohl bei Sphäroguss als auch bei Vergütungsstählen ohne einen Austausch der Wendeschneidplatten war eine weitere Anforderung an das neue Werkzeug. Als erstes positives Ergebnis fiel die ruhige und ratterfreie Bearbeitung auf. Gegenüber bisher verwendeter HSS-Werkzeugen kann sowohl die Schrupp- als auch die Schlichtbearbeitung mit mehr als doppelter Schnittgeschwindigkeit erfolgen.

Waren mit den bisher benutzten HSS-Werkzeugen etwa drei Bauteile zu bearbeiten, sind es mit dem Wendeschneidplatten-Wälzstoßwerkzeug 70. Es muss natürlich berücksichtigt werden, dass das neue Werkzeug die doppelte Schneidenzahl besitzt. Aber auch unter Beachtung dieser Tatsache „ergibt sich immer noch eine 10-fache Standmenge“.

Weltweit wächst der Bedarf

LMT  Wälzfräser

Neuer Wälzfräser nun auch für größere Module.
Bild: LMT Tools

„Durch die zunehmenden Mobilitätsbedürfnisse, insbesondere der asiatischen Regionen China und Indien, wächst der Bedarf an Pkw und damit auch das Volumen benötigter Getriebe sehr stark an“, erläutert Thomas Falk, Leitung Segment Verzahnung der LMT Tool Systems GmbH, Oberkochen.

Hinzu kommt die Entwicklung der Automatikgetriebe in Richtung höherer Schaltstufen (bis zu 9 Stufen), die den Bedarf an kleineren Zahnrädern nochmals signifikant steigen lässt. Aber auch größere Verzahnungen nehmen weltweit stark zu, insbesondere auch durch den forcierten Ausbau der Windenergietechnik. Bezüglich gesteigerter Anforderungen nach hoher Lebensdauer von Getrieben und geringer Geräuschentwicklung steigen die Anforderungen an Oberflächen und Maßhaltigkeit weiter an. Hier kommen bei der Massenproduktion insbesondere einteilige Wälzfräser aus PM-HSS, Speed-Core oder Vollhartmetall zum Einsatz, aufgrund präzise geschliffener Verzahnungsprofile in sehr engen Toleranzen und ihrer gegenüber Wendeplattenwerkzeugen höheren Zähnezahl.

Die qualitativen Anforderungen steigen auch bei Großverzahnungen für die Innen- und Außenverzahnung. So werden etwa in der Windenergie immer größere Zahnräder bei steigender Qualität gefertigt. Bisher wurden mit Zahnformfräsern bei identischen Maschinenvoraussetzungen Teilungsgenauigkeiten von 10 bis 12 erzielt. Mit einem neuen Innenwälzfräser mit Wendeplatten kann nun im kontinuierlichen Wälzfräsverfahren gearbeitet werden. Dadurch sind jetzt Teilungsgenauigkeiten von 6 bis 7 problemlos bei gleichzeitig gesteigerter Oberflächenqualität möglich. Zur Erzeugung dieser Qualität war bisher eine zusätzliche Schleifoperation erforderlich.

Ein wichtiger Erfolg wird durch neue Schneidstoffe und nanostrukturierte Beschichtungen erreicht. Bei höheren Schnittgeschwindigkeiten und gesteigerten Vorschüben wird auch die entstehende Zerspanungswärme immer größer. Der Forderung nach wesentlich gesteigerter Warmhärte trägt auch der innovative Speed-Core-Wälzfräser Rechnung, dessen Schneidstoff die Gebrauchseigen-schaften zwischen PM-Schnellstahl und Hartmetall abdeckt. Größere Module bis Modul 20 und eine neue high-temperature Beschichtung erweitern das Anwendungsspektrum. Heute wird die Wälzfräserleistung besonders in der Serienfertigung über den gesamten Lebenszyklus bewertet. Bezüglich der Lebensdauerkosten sind einteilige Wälzfräser im Vorteil, weil sie bis zu 15-mal nachschleifbar und auch wiederbeschichtbar sind, ohne Abstriche in der Produktivität.

Verzahnungen flexibel bearbeiten

Nach Einschätzung von Axel Küpper, Se-nior Manager Marketing & Business Development der Sandvik Tooling Deutschland GmbH, Geschäftsbereich Sandvik Coromant, Düsseldorf, ist „der Trend hin zur flexiblen Bearbeitung und

Sandvik Abwaelzfraeser

Abwälzfräser für Zahnräder im Modulbereich von 4 bis 10 unter anderem für die hochproduktive Fertigung von Lkw-Komponenten.
Bild: Sandvik Coromant

Erstellung von Verzahnungen auf Mehrachsenmaschinen ungebrochen“. Neue Bearbeitungskonzepte in Verbindung mit der entsprechenden Software verkürzen die Reaktionszeiten der Anwender erheblich. „Das mehr als 100 Jahre alte Verfahren Power Skiving“, so Küpper, „erhält aktuell eine große Aufmerksamkeit bei fast allen Maschinenherstellern, hier gilt es, mittelfristig die Voraussetzungen maschinenseitig zu schaffen“. Man dürfe aber auch nicht das klassische Abwälzfräsen und Einzelteilfräsen missachten.
Walter Frick

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