Mit dem Wissen, dass sich das Werkstück auf dem Weg zur Serienreife noch einige Male ändern könnte, machten sich die Verantwortlichen auf die Suche nach optimalen Produktionsmitteln, die alle Eventualitäten abdecken konnten.
Das Zahnrad war eine Herausforderung: Breite Nuten im gehärteten Werkstoff, unterbrochener Schnitt, verschiedene Schnittgeschwindigkeiten – eine hohe Belastung für Werkzeuge mit definierter Schneide. Andererseits sind beim Drehen weit größere Zeitspanvolumina zu erreichen als beim Schleifen. Bis zuletzt war deshalb, je nach momentan aktuell geplanter Auslegung des Werkstücks, unklar, ob Hartdrehen oder Schleifen der bessere Weg war. "Wir mussten uns entweder auf das eine oder auf das andere Verfahren festlegen", erklärt Maier. "Oder eben eine Maschine wählen, die beides kann."
Fündig wurden die Verzahnungsexperten bei Emag: Die Baureihe VSC DS bietet beide Technologien in einer Aufspannung, erlaubt sowohl Hartdrehen als auch Schleifen der gehärteten Zahnräder und ist sowohl für trockene Prozesse als auch für Emulsion und Öl ausgelegt.
Die VSC DS kann, was die Installation je einer reinen Dreh- und einer Schleifmaschine nicht kann: das Werkstück in einer Aufspannung fertig bearbeiten. Das bedeutet nicht nur weniger Nebenzeiten, weil das Werkstück nicht umgespannt und von Maschine zu Maschine transportiert werden muss – es bedeutet auch weniger Hauptzeit: "Wenn wir klassisch mit einer Drehmaschine vorbearbeiten, um die hohen Abtragsraten zu nutzen, und dann auf einer Schleifmaschine fertig bearbeiten, entstehen beim Wechsel Umspannungenauigkeiten", erläutert Maier. "Das muss beim Schleifaufmaß berücksichtigt werden." Ein Aufmaß, das dann mühsam und zeitraubend per Schleifscheibe abgetragen werden muss.
Anders, wenn wie bei der VSC DS das Werkstück für beide Verfahren in der gleichen Aufspannung bleibt: Hier genügen rund 20 μm Aufmaß für ein prozesssicheres Fertigschleifen. Damit lässt sich das Schleiffinishen in kürzester Zeit erledigen. Positiver Nebeneffekt: Da die Schleifscheibe nur wenig Material abtragen muss, fällt weit weniger Schleifschlamm an.
"Unsere Philosophie ist, dass wir möglichst weit vordrehen und erst da, wo es von den Toleranzen und den Oberflächen her absolut notwendig ist, auf den Schleifprozess zurückgreifen", erklärt Maier. "So nutzen wir die Optionen der Maschine optimal aus."

Die erste VSC DS wurde Ende 2003 in Betrieb genommen. Die Werkstückspindel holt das Werkstück vom manuell bestückten Magazin zur Bearbeitung in den Arbeitsraum. Das Dreh-/Schleifzentrum verfügt über eine integrierte Anlagekontrolle, die das Werkstück auf Härteverzug und eventuelle Spannfehler überprüft. So ist sichergestellt, dass nur einwandfreie Werkstücke bearbeitet werden. Schnell stand fest, dass sich ein geforderter Durchmesser am Werkstück prozesssicher hart fertigdrehen ließ – die Standmenge der Werkzeugschneide beträgt hier 600 Teile. Ein weiterer Durchmesser sowie eine Planseite werden fertig geschliffen. Die geforderte Toleranz für die Drehoperationen ist H7.
Die Emag-Maschine ist entsprechend ausgerüstet, zwei Schleifspindel lassen sich nach Bedarf schnell in Position schwenken. Die Standmenge beträgt dank dem vorgeschalteten Drehprozess zwischen 10 000 und 12 000 Werkstücke. Ein großer Vorteil der Maschine von Emag Reinecker ist, dass sich der keramisch gebundene CBN-Schleifkörper über einen Abrichtring, der direkt am Futter angebracht ist, neu abrichten lässt – so lassen sich Korrekturen im μm-Bereich ohne großen Aufwand einpflegen. Für die Verantwortlichen bei Koepfer ein entscheidendes Feature, das die Emag-Reinecker-Lösung von anderen Wettbewerbern abhob.
Nach der Bearbeitung wird jedes zwanzigste Teil per Mess-Taster noch auf der Maschine exakt vermessen, bei Bedarf werden die Bearbeitungsparameter sofort automatisch korrigiert. Danach wird das Zahnrad auf dem Transportband abgelegt. Seit September 2004 steht eine zweite Emag VSC DS bei Koepfer – diesmal mit einem Shuttle und einer Roboterlösung zur automatisierten Werkstückzuführung, nicht zuletzt angesichts der für Koepfer sehr großen Stückzahl. "Wir lasten inzwischen beide Maschinen zweischichtig aus; eine dritte Maschine, die baugleich ist mit der zuletzt gelieferten, wird derzeit in Betrieb genommen". erklärt Maier. "Unseren Automobilauftrag werden wir dann auf den beiden mit Robotern automatisierten Maschinen abwickeln. Denn nicht zuletzt wegen des hochgradig automatisierten Werkstückhandlings sind diese beiden Maschinen geradezu prädestiniert für diese Aufgabe."
Die mit Transportband ausgestattete Maschine ist zwar auch als Reserve für den Fall der Fälle gedacht – aber die freie Kapazität ist schon verplant: Schließlich gibt es jede Menge interessanter Werkstücke, die sich mit der VSC DS kostengünstig und präzise bearbeiten lassen. Und nach dem gelungenen Einstieg in die Fertigung für den Automobilbau hoffen die Verantwortlichen durchaus auf weitere Aufträge aus diesem Bereich.

Anwender
Jos. Koepfer & Söhne GmbH, Furtwangen
Bericht aus: Fertigung 08.2005