10.09.2019

Kegelrad – Neue Zukunftsperspektive in Serienfertigung, Kleinserienproduktion und für die Fertigung von Spezialprodukten

Die Kreativität der Konstrukteure kennt bei neuen Antriebselementen- und Getriebegeometrien keine Grenzen. Konfrontiert mit den permanent steigenden Anforderungen aus den unterschiedlichsten Industriezweigen, wird heute um Lösungen gerungen, die oft in der Fertigung große Probleme verursachen. Neben den Herausforderungen der Großserienfertigung ist der Trend zu Spezialprodukten, Klein- und Sonderserien, Prototypen und Versuchsaufbauten allgegenwärtig. Doch können diese spezifischen Bauteile auch noch wirtschaftlich und effizient hergestellt werden? Ohne Abstriche an die erforderliche Präzision und Wiederholgenauigkeit im Fertigungsprozess? Bisher musste die Produktion der Kleinserien mit sehr hohem Aufwand bewerkstelligt werden, was letztendlich die Stückkosten explodieren ließ. Bisher!

Haas Schleifmaschinen: Kegelrad gefertigt auf einer Multigrind® CA. 

Für Kegelräder gibt es jetzt eine ganz neue Lösung im Markt, die sowohl Konstrukteure als auch Produktionsabteilungen aufhorchen lässt. Beim Präzisionsschleifen auf der Haas Multigrind® erhöht sich die Oberflächengüte und Bauteilgenauigkeit signifikant und gleichzeitig werden Fertigungskosten um ein Vielfaches reduziert.

Kreisbogen oder Zykloid – Die Multigrind® realisiert alle denkbaren Verzahnungen in Güte 2 und 1.

Auf der Haas Multigrind® Schleifmaschine lassen sich nahezu alle Varianten von Spezial-Kegelrädern äußerst wirtschaftlich schleifen, sowohl Kreisbogen- als auch Zykloidgeometrien. Und nicht nur das: Die geschliffenen Kegelräder setzen, hinsichtlich Präzision und reproduzierbarer Qualität, neue Maßstäbe. Wolfram Hermle, Chefentwickler bei Haas Schleifmaschinen, beschreibt das in einem Beispiel: „In jeder Branche, sei es Automobil, Luftfahrt, Robotik, Windkraft etc. gibt es Standardanforderungen für Serienprodukte und zusätzlich eine wachsende Zahl von spezifischen Sonderanwendungen. Ein modernes Hochleistungsgetriebe oder Differenzial in einem Serienauto kann immer in Serie auf einer konventionellen Fräsmaschine gefertigt werden. Nicht aber ein Spezialgetriebe für einen Rennwagen. Die Anforderungen an Material und Präzision sind so außerordentlich, dass es Sinn macht, hier einen viel geeigneteren Produktionsweg zu wählen. Oder denken wir an einen Satelliten, dessen Sonnensegel nach Erreichen der Endposition zuverlässig entfaltet werden muss. Die Bedingungen im Weltraum erschweren eine zweite, dritte oder vierte Chance. Auch in der Prototypenentwicklung der Roboterindustrie wünscht sich kein Konstrukteur, dass teure Rohlinge so lange gefräst und verschliffen werden, bis das gewünschte Ergebnis nahezu stimmt.“

Haas Schleifmaschinen: Multigrind® CA.

Kegelrad – Fräsen oder Schleifen?

Schleifen natürlich! Nur ein geschliffenes Kegelrad bietet beste Festigkeit und Laufruhe im Einsatz.  Und um eine perfekte Oberfläche zu fertigen, müsste sowieso noch nachgeschliffen werden. Die Haas Multigrind® kann selbst hochkomplexe Werkstücke direkt aus dem Vollen schleifen, schneller, präziser und dazu noch erheblich wirtschaftlicher. Wie das gelingt, beschreibt dieser Artikel im Detail.

Kegelrad-Alleskönner + Problemlöser = Multigrind®

Die Haas Multigrind® Schleifmaschinen-Baureihe ist in puncto Flexibilität, Präzision und Produktivität die perfekte Wahl für hochanspruchsvolle Kegelräder. Mit mindestens 5 Achsen und einer enormen Antriebsleistung in Spindel und Drehmoment in den  Rotationsachsen bietet diese Fertigungseinheit ein Höchstmaß an Power und Dynamik. Für die erforderliche Stabilität sorgt das thermostabile, schwingungsgedämpfte Mineralgussbett der Maschine.

Multigrind®: Verzahn- und (oder) Rundschleifen im Closed Loop

Komplexe Werkstücke wie Sonderverzahnungen bei Kegelrädern lassen sich mehrheitlich in einer einzigen Aufspannung komplett bearbeiten inkl. Rundschleifen (z.B. Ausrichtbund), das erhöht maßgeblich die Präzision und spart viel unnötige Rüstzeit. Sollte, in Ausnahmen, ein weiteres Aufspannen nötig sein, geschieht dies, wiederholgenau, ohne Präzisionsverlust. In der automatisierten Bearbeitung führt der patentierte Werkzeugwechsler die erforderlichen Schleifscheiben unterschiedlichster Größe und Ausführung in die Spindel bis 58KW Antriebsleistung. Die Schleifscheiben mit einer Größe von bis zu 300 mm werden während des gesamten Schleifprozesses immer wieder abgerichtet, das heißt wieder in ihre korrekte geometrische Form gebracht. Nur durch exaktes Formabrichten im Closed Loop kann die angestrebte Güte 2 und 1 bei allen Verzahnungen realisiert werden.

Wie neue Kundenanforderungen die Grenzen des Machbaren verschieben

Wolfram Hermle weiß, welche Relevanz dieser neue Standard in der Kegelradproduktion in den unterschiedlichen Branchen haben wird. „Mit unserer kundenzentrierten Ausrichtung ist Haas Schleifmaschinen für viele Konstrukteure und Werkstückproduzenten Teil der Lösung. Wir werden oft angefragt, wenn sich die Grenzen des Machbaren einmal wieder zu Gunsten von mehr Präzision, Wirtschaftlichkeit und komplexen Sonderformen verschieben sollen. Dass eine Multigrind® Schleifmaschine, sprich eine Universalschleifmaschine, diese Spezialaufgaben am besten meistert, erscheint für viele, die mit unserer Technologie nicht vertraut sind, als Widerspruch. Unsere Kunden und Anwender wissen, dass gerade der hohe Flexibilisierungsgrad unserer Schleiftechnologie auch auf der intelligenten Steuerung durch die Multigrind® Horizon Software basiert.

Haas Schleifmaschinen: Wolfram Hermle.

Das perfekte Zusammenspiel von Software und Hardware macht den Unterschied

Dank der Kooperation mit Ph.D. Claude Gosselin von Involute Simulation Softwares Inc. und der Softwarelösung HyGEARS wird das projektierte Kegelrad nach exakten Pfadvorgaben gerechnet. Das Zusammenspiel von Multigrind® Horizon und HyGEARS ermöglicht eine sehr schnelle und exakte 1:1-Simulation, die dreidimensional visualisiert wird. So erhält man das reale Abbild des zu produzierenden Kegelrads und kann minimale Programmierfehler vorab auflösen. Die automatische Kollisionsbetrachtung vor Fertigungsbeginn gibt zusätzliche Sicherheit. Durch die wegoptimierte Berechnung der Verfahrbewegungen wird später in der Produktion viel Zeit gespart.

Die Multigrind® Horizon Software ermöglicht zusammen mit dem HyGears Modul Steueranweisungen sowie Maschinendaten wie Messwerte, Sensordaten, Regelgrößen, Parameter vom Tablet aus zu konfigurieren, zu steuern und zu betreiben. Die komplexen mathematischen Konstruktionsdaten lassen sich durch wenige Parameter beschreiben. Resultat: Ein anwenderfreundliches User-Interface mit intuitivem Bedienkonzept. Der große Zeitaufwand für das individuelle Einrichten mit „Fingerspitzengefühl“ entfällt. Aufträge werden automatisch zugeteilt, entweder über die RFID-Codes der Rohteile und dem Abgleichen mit dem ERP-System oder aus dem Onlineshop. Die Integration von Fertigung und Messtechnik im Closed Loop hat Haas sowohl mit der eigenen Software als auch in der Multigrind® Schleifmaschine praxisgerecht umgesetzt. Damit ist die Multigrind® Horizon Software optimal auf das Produktionsumfeld von Industrie 4.0 ausgelegt, ein konsequenter Schritt zur Digitalisierung in der Kegelradfertigung.

Die Autorin

Marie-Sophie Maier-Wember

Marie-Sophie Maier-Wember ist leidenschaftliche Softwareentwicklerin und Geschäftsführerin bei Haas Schleifmaschinen.

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