Die Zahnradproduktion „schaltet hoch“

22.01.2014 - Oliver Hagenlocher


An den sechsten Gang beim Schalten haben sich die Autofahrer bereits gewöhnt – aber die Entwicklung geht weiter. So werden etwa im Automatik-Bereich bereits 9-Gang-Getriebe geplant. Die Gründe dafür liegen auf der Hand: Das Auto fährt länger im optimalen Drehzahlbereich und ist sparsamer. In der Getriebeproduktion geht diese Entwicklung einher mit einem andauernden Optimierungsdruck: Schneller und damit kostengünstiger soll die großvolumige Zahnradproduktion erfolgen. Wie das funktionieren kann, demonstrierte die EMAG-Gruppe: Die vertikale Wälzfräsmaschine VLC 200 H sorgt für eine neue Dimension bei der Produktivität.
  
Alleine im letzten Jahr erwirtschafteten deutsche Unternehmen aus dem Bereich der Antriebstechnik einen Umsatz von über 17 Milliarden Euro – Tendenz steigend, so die Angaben des Statistischen Bundesamtes. Auch und gerade angesichts dieses anwachsenden Produktionsvolumens steht die Branche im Fokus von Produktionsplanern aus der Automobilindustrie. Sie fordern eine noch wirtschaftlichere und schnellere Produktion, die gleichzeitig eine ansteigende Bauteilqualität sicherstellt. Wenn man weiß, dass die Getriebetechnologie nach Einschätzung von Experten einen Großteil der Forschungsaufwendungen im Automobilbau ausmacht, ist das freilich keine Überraschung.
  
Modulare Plattform im Einsatz
Die Experten der EMAG-Tochter KOEPFER mit Sitz in Villingen-Schwenningen kennen diese Dynamik: Seit Jahrzehnten treiben sie mit ihren Verzahnungsmaschinen die Entwicklung in der Branche voran. KOEPFER versteht sich nicht nur als Lieferant von Produktionsmitteln für hochwertige Zahnräder, sondern als kompetenter Partner „rund ums Zahnrad“. Das aktuellste Ergebnis dieser Anstrengungen ist allerdings ein Meilenstein und eine Gemeinschaftsleistung innerhalb der EMAG Gruppe: Die Wälzfräsmaschine VLC 200 H ist die erste KOEPFER-Maschine auf Basis des neuen „modularen Standards“ von EMAG – so der Name einer einheitlichen Maschinenplattform, die bei der Konstruktion einer neuen Generation von Werkzeugmaschinen für ganz unterschiedliche Anwendungsbereiche zum Einsatz kommt. Gerade bei der Etablierung eines hocheffizienten Produktionssystems im Getriebebau ist dieser „Baukasten-Ansatz“ ein großer Vorteil, weil die einzelnen Prozessschritte bei der Weichbearbeitung eines Zahnrades perfekt und ohne großen Automatisierungsaufwand miteinander verbunden werden können – vom anfänglichen Drehen des Rohlings über den Wälzfräsprozess bis zum abschließenden Entgraten. „Die Anlagen lassen sich einfach verketten, weil sie ideal aufeinander abgestimmt sind und unter anderem die exakt gleiche Übergabehöhe haben“, erklärt Jörg Lohmann von KOEPFER den Ansatz.
 
Kurze Bearbeitungszeiten
Der Blick auf die dabei zentrale Wälzfräsmaschine VLC 200 H offenbart eine Technologie, die freilich auch in der „Stand-Alone-Version“ den Anwendern große wirtschaftliche Vorteile eröffnet. Im Zentrum stehen dabei Hochleistungsantriebe, die an der Hauptspindel und am Fräser hohe Drehzahlen ermöglichen. Zahnräder mit einem Durchmesser bis 200 Millimetern und Modul 4 lassen sich auf diese Weise in kurzer Bearbeitungszeit trockenfräsen. Die Abfuhr der dabei anfallenden heißen Späne stellt in der vertikalen Maschine keinerlei Probleme dar. Nach einem freien Fall landen sie im Späneförderer. Für kurze Nebenzeiten sorgt zudem das EMAG-typische Pick-Up-Prinzip der Anlage. Die Arbeitsspindel entnimmt das Bauteil vom Förderband, fährt es zum Reitstock, wo es mithilfe des Reitstock-Flanschs extrem steif abgestützt wird, und transportiert es nach dem Wälzfräsen wieder aus dem Arbeitsraum heraus. Dieses integrierte Automatisierungskonzept ist angesichts von kurzen Wegen nicht nur schnell, sondern garantiert zudem eine hohe Verfügbarkeit.
 
Gleichzeitig sichert die VLC 200 H eine außergewöhnliche Bauteilqualität – und das dauerhaft. Dafür steht einerseits ein schwingungsarmer Maschinengrundkörper aus dem Polymerbeton MINERALIT®. Optional lässt sich zudem ein Messtaster in den Arbeitsraum integrieren, der entweder für Orientierungsaufgaben verwendet werden kann oder das fertig bearbeitete Bauteil vermisst. „Wir sind damit sogar in der Lage, eine Bearbeitungskorrektur durchzuführen. Die gesamte Anlage ist in jedem Fall ein großer Zugewinn für die Qualitätssicherung innerhalb der Produktion“, bestätigt Lohmann.
 
Flexibles System für Produktionssysteme
Soll dieses automatisierte, auf Basis einer modularen Plattform entwickelte „Hochleistungs-Paket“ in ein Fertigungssystem integriert werden, eröffnen sich den Produktionsplanern mehrere Möglichkeiten. So ist sowohl ein gerichteter Teilefluss als auch eine umlaufende Automation oder eine Verbindung per „Chaku-Chaku“ denkbar. Für herausragende Gesamt-Taktzeiten sorgt dabei ein von den EMAG-Experten durchkonzipierter Ablauf: Nach dem Drehen der Rohlinge (etwa auf einer VL-2-Maschine von EMAG) startet der Verzahnungsprozess auf der VLC 200 H. Den abschließenden Entgrat-Prozess und das beidseitige Anfasen erfolgt mit einer VLC 100 D – alle Maschinen auf Basis des „modularen Standards“. Der entscheidende Vorteil: Die Zahnradproduktion kommt mit nur einem Schnitt aus, weil das Anfasen der Verzahnung spanend erfolgt – alternative Produktionslösungen setzten teilweise nach dem Entgraten auf einen zweiten Schnitt. Mit der modularen EMAG-Lösung und der KOEPFER-Technologie sinkt die Taktzeit für ein Zahnrad massiv ab.
 
Insgesamt bewertet Lohmann die Marktchancen der VLC 200 H von KOEPFER als außerordentlich gut. „Wenn es darum geht, eine großvolumige Zahnradproduktion zu optimieren oder neu aufzubauen, bieten wir eine hocheffiziente Lösung mit integrierter Automation, die sich in ganz unterschiedlicher Weise konfigurieren lässt. Das ist ein hochinteressanter Ansatz für jeden Produktionsplaner.“

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Oliver Hagenlocher

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