Gangwechsel mit höchster Präzision

Der herkömmliche Bearbeitungsprozess einer Getriebewelle lässt sich nur schwer standardisieren. Hier sind flexible Lösungen und neue Ansätze gefragt. Unterschiedliche Qualitäten der Lagerstellen entlang eines Werkstücks, divergierende Bezüge der Lagerstellen und Zentren sowie die Bearbeitung von Lager-, Nuten-, Kopfkreisdurchmessern von Vielkeilverzahnungen und Schulter-Planflächen stellen hohe Anforderungen an die Maschine und den Schleifprozess.

Diesen Herausforderungen begegnet Schaudt mit der ShaftGrind-Baureihe, die eine individuelle Zusammenstellung der passenden Bearbeitungs-

Durchgangsschleifen von Planetenradbolzen auf einer Kronos L.
Bild: Schaudt Mikrosa

und Maschinenkonzepte für jede Schleifaufgabe bietet. Von Konzepten mit einer Schleifscheibe bis zu voll flexiblen Lösungen mit bis zu vier Schleifscheiben ist jede Auslegung der Maschine möglich. Das Ergebnis sind hoch produktive und vergleichsweise kostengünstige Lösungen für Getriebehersteller.

Die ShaftGrind S beispielsweise kann mit zwei Schleifspindeln ausgerüstet werden. Die Durchmesser der Welle werden mit einer keramischgebundenen CBN-Schleifscheibe auf der Hauptspindel geschliffen, die Einschwenkspindel zur Bearbeitung der Schultern ist mit einem galvanischgebundenen CBN-Schleifscheibensatz ausgerüstet. Durch eine integrierte Anschnitterkennung kann die Taktzeit deutlich reduziert werden, da die Maschine Rohteilaufmaßschwankungen erkennt und erst bei Kontakt vom schnellen Vorschub in den

Hochproduktive Mehrfachproduktion.
Bild: Schaudt Mikrosa

Arbeitsvorschub schaltet.

Noch effektiver lassen sich Getriebewellen auf der ShaftGrind L2 bearbeiten. Die Maschine ist mit zwei Kreuzschlittensystemen mit bis zu vier Schleifspindeln (zwei Hauptspindeln und zwei Einschwenkspindeln) ausgerüstet, die simultan arbeiten können. Damit kann die Schleifzeit für die Durchmesserbearbeitung nahezu halbiert werden. In-Prozess-Messköpfe überwachen die Durchmessermaße, so dass produktionssicher gefertigt werden kann. Für die Bearbeitung der Nuten kommen Einschwenkspindeln mit galvanischgebundenen CBN-Schleifscheibensätzen zum Einsatz. So erreicht die Maschine eine unschlagbar produktive Zykluszeit bei gleichzeitig hoher Prozesssicherheit.

Auf einen Blick

Kronos S 125 von Mikrosa

• Arbeitsbereich 0,5 bis 30 mm, Einstechlänge bis 120 mm
• Spitzenwerte in Taktzeit und Wirtschaftlichkeit
• kurze Einricht- und Umrüstzeiten
• thermisch stabiles, schwingungsdämpfendes Granitan-Maschinenbett
• Kreuzschlittensysteme für Schleif- und Regelscheibenseite
• hybridgelagerte Schleifspindel für max. 120 m/s
• exakte Reproduzierbarkeit der Schleifergebnisse auch in Toleranzfeldern von ± 0,5 µm
• konzipiert für Mehrfachproduktion
• höchster Sicherheitsstandard durch Volleinhausung
• wartungs- und servicefreundliche Sinumerik 840D sl Steuerung

Synchrone Bearbeitung

Speziell für hochproduktive Getriebewellenanwendungen wurde die Multiwheel Transmission Shaft Technology entwickelt. Sie erlaubt die synchrone Bearbeitung aller Lagerstellen und Vielkeilverzahnungs-Kopfkreisdurchmesser in einem Einstich. Dazu wurde ein Schleifwerkzeug mit mehreren Scheiben entwickelt, das die Spline-Bearbeitung von der Durchmesserbearbeitung schwingungstechnisch entkoppelt. Damit lassen sich Bearbeitungszeiten von nur 15 s realisieren. Werden zusätzlich die Planflächen und Planschultern bearbeitet, kann der Schleifspindelstock der

ShaftGrind mit Multiwheel Transmission Shaft Technology.
Bild: Schaudt Mikrosa

Maschinen um eine leistungskonforme Klappspindel erweitert werden. Damit ist das Konzept perfekt auf die Maximierung der Bearbeitungsproduktivität bei der Getriebewellenbearbeitung ausgelegt.

Getriebewellen können aber auch spitzenlos bearbeitet werden. Auf Maschinen der Kronos-Baureihe werden alle Sitze in einem Einstich geschliffen, inklusive der Bearbeitung der Spline-Verzahnung. Auch hier ist es schwierig, eine Übertragung von Rundheitsfehlern vom Überschleifen der Verzahnung auf die Durchmesser zu verhindern. Dafür braucht es viel Erfahrung bei der Auslegung und beim Einrichten des Schleifprozesses, wie sie bei Mikrosa vorhanden ist. Ein grundlegender Vorteil des Spitzenlosschleifens ist dabei, dass das Werkstück entlang seiner Mantelfläche an der Werkstückauflage und an der Regelscheibe abgestützt wird und somit ein Durchbiegen der Welle verhindert werden kann.
Dadurch ist neben einer sehr guten Qualität auch eine kurze Schleifzeit realisierbar.

Neben den verschiedenen Getriebewellen gibt es noch viele weitere Präzisionswerkstücke im Getriebe, die ideal für die Spitzenlosbearbeitung sind. Planetenradbolzen, die man in großer Stückzahl und in verschiedenen Größen in jedem Automatikgetriebe findet, und Nadeln für Nadellager sind zum Beispiel perfekt geeignet für das Durchgangsschleifen. Diese Teile müssen nicht nur genau, sondern auch schnell und damit kostengünstig hergestellt werden. Nadeln, mit einem Aufmaß von 0,1 mm bei einem Werkstückdurchmesser von 5 und einer Länge von 16 mm, werden beispielsweise auf einer Kronos M 400 mit einer Geschwindigkeit von bis zu 16 m/min geschliffen. Das ergibt pro Minute ungefähr 1000 Fertigteile.

Hochproduktives Schleifen von Getriebewellen in nur einem Einstich.
Bild: Schaudt Mikrosa

Die Maschinen sind dabei absolute Dauerläufer. Das Abrichten erfolgt kontinuierlich und zeitparallel zum Schleifprozess. Während also auf der Vorderseite der Schleifscheibe bearbeitet wird, wird gleichzeitig auf der Rückseite abgerichtet. Neben der hohen Produktivität stellen diese Werkstücke aber auch extreme Anforderungen an die Oberflächengüte. Hier werden bei der Bearbeitung der Planetenradbolzen beeindruckende Werte von Rz 0,4 und 0,5 µm erreicht.

Reduzierung der Taktzeiten

Andere Werkstücke werden im Einstechverfahren in Einfach- oder Mehrfachproduktion geschliffen. Regelschieber, wie sie in großer Varianz in den Steuereinheiten von Automatik- und Doppelkupplungsgetrieben verbaut sind, können zum Beispiel auf einer Kronos S 250 hochproduktiv in Vierfachproduktion bearbeitet werde. Schaltwellen für Schaltgetriebe werden auf einer Kronos L 660 in Doppelproduktion geschliffen. So lassen sich die Taktzeiten deutlich reduzieren, und trotz höherer Investkosten sinken die Stückkosten erheblich. Die Maschinen sind dabei Teil einer kompletten Bearbeitungslinie. Die Teile werden über ein Handlingsystem in die Maschine gebracht, bearbeitet und zum Schluss vermessen und palettiert.

Kontakt: Schaudt Mikrosa, www.schaudtmikrosa.com