KOEPFER: Neues Konzept revolutioniert herkömmliche Fertigungsstrategie

17.02.2010 - Oliver Hagenlocher

Rationalisierungspotenziale ergeben sich unter anderem auch durch die Kombination von Prozessen in einer Maschine. Wenn sich so aber zusätzlich Prozesse eliminieren lassen, kommt es zwar nicht unbedingt zu Zeiteinsparungen aber zu einer Halbierung der Neuinvestition. Wie so etwas möglich wird, zeigt das Unternehmen Koepfer Verzahnungsmaschinen GmbH & Co. KG im Bereich von Pumpenritzeln und Zahnräder.


Fertigungsprozesse zu automatisieren, scheint die effizienteste Lösung, um die Verfügbarkeit und Produktivität zu steigern. Eine der Menge, der Teilevielfalt und Laufzeit angepasste Lösung erfordert allerdings einen erheblichen Invest. Zumindest gilt das für die Bearbeitung von Pumpenritzel für Hydraulikaggregate oder Schnecken für Reduktionsgetriebe. Bislang wurden beispielsweise die zentralen Komponenten von Zahnradpumpen von der Stange gedreht, auf der Wälzfräsmaschine verzahnt und die Verzahnung auf der Schabmaschine geschabt. Nach dem Einsatzhärten und dem damit verbundenem Härteverzug erfolgte dann mit dem Schleifen der Lagersitze die Endbearbeitung. Diese typische Reihenfolge der Fertigungsschritte scheint nun aber der Vergangenheit anzugehören.

Bereitschaft umzudenken und neue Wege zu gehen

Ziel der Hersteller von Getrieben ist nach wie vor so wenig Handling wie möglich zu haben, denn Flexibilität mit schnellem Umrüsten und Reagieren rangiert hier vor durchorganisierten Fertigungssystemen. Aus Kostengründen sind die Hersteller derzeit aber auch bereit, bei der Fertigung neue Wege zu gehen. So zumindest sieht es Armin Wacker, Leitung Vertrieb bei Koepfer Verzahnungsmaschinen: „Wir werden aus dem Bereich Getriebe und Hydraulikaggregate in jüngster Vergangenheit zunehmend mit Anfragen konfrontiert, ob eine Prozessumstellung von Vorfräsen und Schaben auf Fertigfräsen oder sogar hart nachbearbeiten auf einer Maschine möglich ist. Diese Anfragen kommen aus der ganzen Welt. Vorrangig sind hier Italien, Osteuropa und Indien zu nennen. Deutschland dagegen hält sich (noch) zurück.“ Die Kombination von Prozessen wie Drehen, Verzahnen, Waschen und eventuell noch Messen in einer Maschine ist allerdings seit geraumer Zeit ohnehin als ein klarer Trend erkennbar. Die Vorteile liegen auf der Hand: Kosten- und Platzeinsparungen. Das Umdenken beginnt allerdings meist dann, wenn in neue Maschinen investiert werden muss. Das heißt, haben eine Wälzfräs-, Schab-, oder Schleifmaschine ein gewisses Alter erreicht, macht es Sinn über eine solch neue Bearbeitungsstrategie nachzudenken. Einerseits ist eine Wälzfräsmaschine im Vergleich zu zwei Maschinen (Schaben und Wälzfräsen) wesentlich günstiger. Eine Schleifmaschine plus Wälzfräsmaschine ist sogar meist um ein Vielfaches kostenintensiver. Andererseits bietet die Verlagerung in eine Maschine nicht nur eine Halbierung des Platzbedarfs sondern auch eine Reduzierung beim Bedienpersonal. Sicher ist es der zunehmende Wettbewerb, der dazu führt, dass Hersteller dazu bereit sind, neue Wege zu gehen, um durch Kostenreduzierung wettbewerbsfähiger zu werden. Die Entwicklung solch neuer Bearbeitungsstrategien freilich erfolgt meist bei den Maschinenherstellern. Zumal bei stabilen Prozessen Qualitätseinbußen nicht zu akzeptieren sind.

Stabil und hochgenau in neue Dimensionen
In einem aktuellen Beispiel ging es bei Koepfer Verzahnungsmaschinen unter anderem darum, das Schaben der Verzahnung eines renommierten italienischen Herstellers von Hydraulikpumpen völlig zu eliminieren. Eine Bearbeitungsstrategie, die bislang übrigens nahezu alle Pumpenhersteller bei den doch recht ähnlichen Bauteilen weltweit praktizieren.
Mit einer vollautomatisierten Universal-Wälzfräsmaschine
K 300 gelang Koepfer mit einer Zweischnittstrategie die Pumpenritzel Modul 4,0 durch Wälzfräsen in Qualitätsklasse 6 nach DIN 3960/-62 weich fertig zu fräsen. Diese hohe Präzision der Wälzfräsmaschine K 300 mit neun aktivierten CNC-Achsen resultiert nicht zuletzt aus dem Mineralbeton-Maschinenbett mit Wälzführungen in den Linearachsen. Die geschlossene Rahmenbauweise bringt selbst bei höchsten Spann- bzw. Bearbeitungskräften eine größtmögliche Steifigkeit an Reitstock und Hauptspindel. Zudem ermöglicht die Schräganordnung des Fräskopfes besten Späneabfluss sowohl bei der Trocken- wie auch der Nassbearbeitung.

Mit der Einführung einer neuen Hartbearbeitung verbessert sich auch die Oberflächenstruktur
Um auf eine solche Fertigungsstrategie zu wechseln ist es notwendig, die erforderliche Qualität und Prozesssicherheit im Vorfeld abzuklären. So wurden von Koepfer in einem Fall mehrere Jahre Entwicklungszeit inklusive Langzeitversuchen investiert. Bei einem Hersteller von Getriebemotoren dagegen sollte das Schleifen der Verzahnung ersetzt werden. Mit Erfolg wie sich gezeigt hat. Auf einer K 200 wird die Schnecke vorgefräst, danach einsatzgehärtet und im Anschluss auf der K 200 mittels Schälwälzfräsen fertig bearbeitet. Neben der kompletten Bearbeitung in einer Maschine hat sich hier aber auch noch ein erfreulicher Nebeneffekt durch das Schälen ergeben. Die Oberflächengüte der geschälten Werkstücke weist gegenüber dem Schleifen eine andere Struktur auf. Das wiederum wirkt sich vielfach positiv auf die Geräuschentwicklung des Getriebes aus. Selbstverständlich ist eine stabile Maschine sowie der Einsatz qualitativ hochwertiger Wälzfräser aus beschichtetem Vollhartmetall eine Grundvoraussetzung für die entsprechende Präzision.

Interessantes am Rande
Das Schälwälzfräsen bei Pumpenteilen gilt als eine interessante Alternative zum weich Fertigfräsen: Der beim Einsatzhärten entstehende Härteverzug kann durch Nachfräsen des gehärteten Zahnrades wieder beseitigt und gleichzeitig die Oberflächengüte verbessert werden. Setzt man dabei auf eine Koepfer-Maschine, kann das Schälwälzfräsen auf der Maschine realisiert werden, auf der bereits weich vorgezahnt wurde. Die Maschine muss dabei nur mit der optional angebotenen automatischen Positionierungs-Sensorik ausgestattet sein

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