Beim E-Antrieb kommt es auf besondere Präzision an: Viele Bauteile benötigen perfekte Oberflächen – das sorgt bei den hohen Drehmomenten des Elektromotors für Laufruhe. Wie Zulieferunternehmen, allgemeiner Getriebebau und OEMs diese Anforderung umsetzen können, macht das Beispiel „Zahnflankenschleifen“ mit Maschinen von EMAG SU deutlich: Die Schleifspezialisten verfügen beispielsweise über ein spezielles Achskonzept in der Maschine G 160, die mikroskopisch-perfekte Oberflächen garantiert. Ein Gespräch mit Alexander Morhard von EMAG SU über die Maschinenbaulösungen von EMAG SU rund um das Zahnflankenschleifen.
Perfekte Oberflächen für die E-Mobilität
Herr Morhard, warum ist das Zahnflankenschleifen bei Bauteilen für den E-Antrieb besonders wichtig?
Das hohe Drehmoment des Elektromotors führt direkt zu besonderen Maß- und Oberflächenanforderungen. Das sieht man eindrücklich bei der Zahnflankenbearbeitung von Wellen und Rädern, wo selbst eine minimale Welligkeit im Oberflächenbild bestimmte Störgeräusche im Antrieb auslösen kann. Deshalb geht es hier um maßgenaue Ergebnisse im mµ-Bereich – und das bei möglichst kurzen Taktzeiten. Dafür benötigen Sie spezielle Schleiflösungen.
Was für ein Know-how bringt EMAG SU hier mit ein?
Wir verfügen in diesem Bereich über großes Erfahrungswissen und entwickeln seit vielen Jahren hochwertige Schleifmaschinen zu Technologien wie beispielsweise dem topologischen Schleifen oder Superfinishen. Dabei ist die G 160 die schnellste Maschine am Markt für Bauteile bis Modul vier mit einem maximalen Außendurchmesser von 160 Millimetern. Sie hat eine Span-zu-Span-Zeit von nur 1,6 Sekunden.
> Weitere Informationen G 160
Wie erreichen Sie dieses Tempo?
Die Maschine hat zwei parallele Werkstücktische, die abwechselnd mit hohem Tempo zur Schleifscheibe verfahren. Während also ein Bauteil bearbeitet wird, setzt der interne Beladeroboter einen Rohling in die andere Spindel ein bzw. entlädt zuvor das fertige Bauteil. Das Einmitten der Schleifscheibe zu dem vorverzahnten Werkstück findet direkt auf der Werkstückspindel hauptzeit-parallel statt. Die angesprochenen 1,6 Sekunden sind dabei übrigens ein enorm kleiner Wert im Vergleich zu Schleifmaschinen mit Rundtischen, bei denen unter Umständen bis zu fünf Sekunden während des gleichen Prozesses vergehen.
Wie wirkt sich der Unterschied insgesamt aus?
Die Schleifzeit bei einem typischen Bauteil wie dem Planetenrad beträgt nur zehn Sekunden. Folglich wird der Unterschied bei der Span-zu-Span-Zeit zu einem echten „Gamechanger“: Die gesamte Taktzeit für ein Bauteil sinkt deutlich von rund 14 auf 12 Sekunden ab und die Ausbringungsmengen steigen massiv an.
Was leistet die G 160 mit Blick auf die Bauteilqualität?
Für eine außergewöhnliche Oberflächengüte sorgt unser Achskonzept: Es gibt bei der G 160 keine Tangentialachse. Stattdessen bewegen sich die vorhandenen Y- und Z-Achsen simultan und erzeugen so eine „virtuelle“ Tangentialachse. In der Folge ist der Kontaktpunkt der Schleifscheibe zum Werkstück rund 100 Millimetern näher am Drehpunkt der Schwenkachse, was das Schwingungsverhalten beim Schleifen günstig beeinflusst. Das Ergebnis sieht man wiederum in den Oberflächenstrukturen des fertigen Bauteils: Die oben angesprochene minimale Welligkeit im Oberflächenbild verschwindet fast gänzlich.
Welche Lösungen für größere Bauteile gibt es von EMAG SU?
Die Auswahl ist groß. So eignet sich beispielsweise die Maschine G 250 für Bauteile bis Modul sieben mit einem maximalen Außendurchmesser von 250 Millimetern. Achsantriebsräder, Gangräder oder Wellen mit einer maximalen Länge von 550 Millimeter lassen sich mit dieser Lösung per Wälzschleifen oder Profilschleifen mit kurzen Zykluszeiten fertigstellen. Dazu verfügt die G 250 über zwei Tischspindeln. In der Variante G 250 HS hat die Maschine zudem einen High-Speed-Schleifkopf (max. 20.000 1/min), bei dem auf der Hauptschleifspindel sowohl das Wälzschleifen als auch das Profilschleifen – mit sehr kleinen Wälz- oder Profilschleifscheiben – durchgeführt werden kann. Bei Bauteilen mit Störkontor nutzen viele Anwender häufig das schnellere Wälzschleifen (anstelle des Profilschleifens), was zu deutlich geringeren Schleifzeiten führt. Wir legen insgesamt sehr viel Wert auf die Flexibilität unserer Maschinen.
Gibt es weitere technologische Vorteile bei dieser Maschine?
Wichtig ist zunächst einmal, dass Wälzschleifen und Profilschleifen auf der Hauptschleifspindel stattfinden, sodass die Maschine keinen Wärmegang hat, wie das beim Einsatz von Vorsatzspindeln zum Profilschleifen bei anderen Maschinen der Fall ist. Außerdem können Anwender die G 250 in wenigen Minuten für das jeweils andere Verfahren umrüsten. Interessant ist auch, dass sich viele Teile mit Störkonturen durch den Einsatz von Wälzschleifschnecken bis 68 mm Fußkreis wälzschleifen lassen. Das führt zu sehr kurzen Schleifzeiten. Alle anderen Bauteile können mit einer bis zu 30 Millimeter kleinen Profilschleifscheibe fertig geschliffen werden. Das Einmitten erfolgt hauptzeitparallel in der Beladeposition. Die integrierte Abrichteinheit sorgt für zusätzliche Prozesssicherheit.
> Weitere Informationen G 250
Können Sie uns zum Schluss noch ein Beispiel für eine EMAG SU Maschine nennen, die abseits der E-Mobilität zum Einsatz kommt?
Für größere Bauteile im Lkw oder im allgemeinen Getriebebau rundet die kostengünstige G 400 unser Angebot nach oben hin ab. Die Maschine hat einen Werkzeugtisch für Bauteile mit einem maximalen Durchmesser von 400 Millimetern und einer Wellenlänge bis 750 Millimetern. Für viele Anwender ist interessant, dass diese Maschine auch von oben beladen werden kann, weil das Gehäuse eine Tür übereck besitzt. Darüber hinaus ist wichtig, dass wir die Maschine sehr flexibel hinsichtlich der Werkzeug- und Abricht-Technologie konfigurieren. Zudem hat sie eine schnelle Automatisierung und eine hohe Benutzerfreundlichkeit – die an einem Drehtisch montierte Arbeitsspindel erleichtert das Laden bzw. Entladen sowie das Werkzeughandling.
Wie sehen Sie insgesamt die Marktchancen von EMAG SU in der Hartfeinbearbeitung?
Wir sind ideal aufgestellt für sehr viele Schleifaufgaben – auch und gerade innerhalb der E-Mobilität. Aktuell hat beispielsweise ein französischer Automobilbauer mehrere Schleifmaschinen von EMAG SU in diesem Bereich mit Erfolg im Einsatz. Unser Stärken bei der Herstellung von hochfeinen Oberflächen bei ganz unterschiedlichen Konturen wollen wir in den nächsten Jahren verstärkt in den wachsenden Markt einbringen.
