Die Maschine soll sich für die Einzelstück- oder Serienfertigung von hochpräzisen Schnecken, gerad- und schrägverzahnten Stirnrädern, Pumpenzahnrädern und Laufrädern in Größen bis 350 mm Durchmesser und 160 mm Zahnbreite eignen und zeichnet sich durch ein hohes Maß an Onboard-Intelligenz, Vielseitigkeit und Funktionsreichtum aus, lässt sich dabei aber dennoch einfach einrichten und bedienen. Sie verbindet laut Holroyd hohe Steifigkeit und Antriebsleistung für das CBN-Schleifen oder konventionelle Tiefschleifvorgänge mit einer in dieser Klasse sehr hohen Genauigkeit und Oberflächenqualität. Kurze Rüstzeiten verbessern die Produktivität.
Tony Bannan, CEO der PTG Gruppe, beschreibt das Konstruktionsziel zwar als ehrgeizig, dabei aber besonders einfach. Es sollte die weltweit kostengünstigste, zugleich aber präziseste Schleiftechnologie für die Herstellung von Schnecken- und Zahnradverzahnungen entwickelt werden. Eigenen Angaben nach soll die Technologie sämtliche Erwartungen übertroffen haben. Ausgelegt auf die DIN-Genauigkeitsstufe 2 soll die GTG2 diese Stufe bei optimalen Betriebsbedingungen übertreffen und ein „optimales Schleifergebnis“ mit einem Zahnprofil gemäß DIN 1 Stufe liefern.
Formungsfehler verringern
Das Bearbeitungsverfahren selbst wurde mit dem Ziel entwickelt, die Schraubenverdrehung auszugleichen. Dieser unerwünschte Effekt tritt auf, wenn die Verzahnung von Schraubengewinden zur Verbesserung des Eingriffs und zur Geräusch- und Verschleißminderung „ballig“ geformt wird. Beim balligen Schleifen wird die von der Flanke eines Zahns abgenommene Werkstoffmenge über die Zahnbreite variiert, indem das Werkzeug eine von der idealen Schraubenform abweichende Bewegung ausführt.
Das Schleifsystem GTG2 von Holroyd eignet sich für vielfältige Anwendungsmöglichkeiten zur Produktion von schräg- und geradeverzahnten Zahnrädern, Schnecken, Schrauben und Rotoren.
Problematisch ist dabei, dass sich das Profil der Zahnflanke über die Zahnbreite ändert. Dies beeinträchtigt bei hochpräzisen und geräuscharmen Anwendungen die Funktionseigenschaften der Zahnräder, da sich die Belastung während des Abrollens auf bestimmte Zahnbereiche konzentriert.
Die CNC-Steuerung der GTG2-Maschine soll dieses Problem beseitigen, indem während des Schleifvorgangs mithilfe einer von Holroyd programmierten Software weitere Schleifradbewegungen berechnet und gesteuert werden. Das Werkstück wird während der Bearbeitung um seine Achse gedreht und parallel dazu relativ zum Werkzeug verschoben. Gleichzeitig wird der Neigungswinkel seiner Achse relativ zur Achse des Werkstücks stetig verändert. So sollen sich Formungsfehler entlang der jeweiligen Sofortkontaktlinie zwischen der Werkzeughüllkurve und der bearbeiteten Rillenoberfläche verringern. Das Ergebnis ist ein besserer Zahnkontakt während des Abrollens und eine wirksamere Drehmomentübertragung.
Integriertes Abtastsystem
Das Smart steht dabei für die integrierten Funktionen, die die Einrichtung und Bedienung erleichtern. Mithilfe der Touch-Oberfläche kann der Bediener eine typische Konstruktionszeichnung anwählen und die Spezifikationsdaten direkt in die Maschine eingeben. Die „smarte“ GTG2-Technologie vereint dem Unternehmen nach das Know-how und die Erfahrung der Bediener in die CNC-Steuerung. Die Maschine soll die entsprechenden Daten aus einem integrierten Abtastsystem abrufen können und die winzigen Variationen prognostizieren, die im Profil der Schleifscheibe erforderlich sind, um genau das benötigte Profil zu realisieren.
Die Steuerung des Zahnrad-Schleifzentrums
Smart GTG2 enthält viel Prozess-Know-how. Die
produktive Maschine ist einfach einzurichten und
zu bedienen.
Erfüllt ein Werkstück nach einem ersten Schleifdurchlauf nicht die Toleranzanforderungen, berechnet die Maschine automatisch die erforderlichen Anpassungen der Schleifradform oder Achsposition und füttert ein CNC-gesteuertes 2-Achs-Schleifradabrichtsystem, sodass das Abrichten des Schleifrads direkt auf der Maschine durchgeführt werden kann.
Die Integration dieses während des Zyklus aktiven Schleifradabrichtsystems in die GTG2-Technologie ist Teil einer Gesamtentwurfsstrategie, mit der mehrere Funktionen in die Maschine integriert werden sollen. Auch die Funktionsoptimierung der GTG2 in sämtlichen speziell angepassten und automatischen Betriebszyklen durch ein von einem integrierten CMM bereitgestelltes Messsystem gehört dazu.
Die CMM-Funktion wird am Anfang jedes Scan-Zyklus verwendet, um einen bestätigten Bezugspunkt zum Starten des Schleifvorgangs zur Verfügung zu stellen. Da dieser Abtastvorgang ohne Bearbeitungskräfte erfolgt, verläuft er dynamisch und kinematisch stabil. So entfallen Messungen außerhalb der Maschine, der Messvorgang wird genauer und zuverlässiger.
Typische Anwendungsbereiche für die Smart-Technologie der GTG2 sind Hochleistungszahnräder für die Luft- und Raumfahrt, Präzisionsantriebe sowie geräuscharme und Lehrzahnräder.
Einer der Hauptkunden, die die GTG2-Technologie von Holroyd einsetzen, ist die Micro Precision Gear Technology Ltd. Micro Precision liefert spezielle Präzisionsbauteile für die zivile und militärische Luftfahrt, für den medizinischen und kommerziellen Bereich sowie auch für die Formel 1. Die betreffende GTG2-Maschine wird von Micro Precision zur Herstellung von Schnecken sowie von gerad- und schrägverzahnten Stirnrädern eingesetzt. Verwendet wird sie zum Schleifen von Schnecken mit 15 bis 250 mm Durchmesser – vom kleinsten 0,6-mod-Gewinde bis hin zum größten 4-mod-Gewinde.
