Bearbeitung von Wave-Generator-Teilen auf der VLC 350 GT
Der Wave Generator ist die Eingangs-Komponente im Wellengetriebe. Er besteht aus einem dünnwandigen Lageraufbau (Außenring elastisch, Innenring auf einer elliptischen Nocke/Kurve fixiert) und definiert über seine elliptische Kontur die formschlüssige Verformung des Flex-Wheels. Entsprechend sind Form- und Lagetoleranzen im µm-Bereich gefordert; typische Zeichnungen verlangen u. a. Konzentrizität/Symmetrie der elliptischen Kurve zur Bezugsbohrung bzw. zu Bezugs-Außendurchmessern sowie Profil-Toleranzen ≤ 3 µm in einer Aufspannung herzustellen, um Bezugsfehler zu vermeiden.
Fallstudie 1: Wave Generator mit Innengeometrie
Spannsituation:
Das Werkstück wird über die Außenkontur und Stirnfläche gespannt. Die funktionsrelevanten Bereiche – Innenbohrung, untere Stirnfläche und Ellipse – befinden sich unterhalb der Spannebene, wodurch der Einfluss der Spannkräfte auf die Bearbeitungszone minimiert wird.
Prozessablauf:
1. Drehen der Referenzflächen:
- Plandrehen der Stirnfläche (Referenzebene)
- Innendrehen der Bohrung Ø 48 mit minimalem Aufmaß für nachfolgendes Innenschleifen
- Vordrehen der Ellipsenkontur auf Minimaldurchmesser
2. Vorfräsen der Ellipse:
- Vorfräsen der Ellipsenform mit minimalem Aufmaß
- Vorteil: deutliche Reduzierung des Schleifzeitspans gegenüber reiner Schleifbearbeitung
Kritische Prozessparameter:
Die Schleifbearbeitung vergüteter Werkstoffe bei HRC 40 erfordert angepasste Schnittparameter. Zu hohe Zustellraten führen zu thermischen Schädigungen (Schleifbrand) und Eigenspannungen. Die Prozessstrategie sieht daher mehrere Schruppzustellungen gefolgt von Schlichtzustellungen und abschließendem Ausfunken vor.
Fallstudie 2: Wave Generator mit Außengeometrie
Spannsituation:
Bei dieser Variante mit Vollwelle stellt die Werkstückaufnahme eine besondere Herausforderung dar. Das Bauteil wird über ein Planspannfutter aufgenommen. Die axiale Fixierung erfolgt über Anlagekegel an der Stirnfläche.
Diese Spannmethode stellt sicher, dass:
- keine radialen Spannkräfte auf die zu bearbeitenden Außenflächen wirken und
- die axiale Klemmkraft definiert aufgebracht wird.
1. Außenschleifen Referenz A:
- Schleifen des Außendurchmessers 53 mm
- Durchmesserkontrolle mittels Messtaster
2. Außenschleifen Referenz B:
- Schleifen des Außendurchmessers 63 mm
- Konzentrizitätsmessung zu Referenz A
3. Ellipsenschleifen (C)
- Fertigschleifen der Ellipsenkontur mit kontinuierlicher NC-Interpolation
- Symmetriekontrolle zu den Referenzdurchmessern A und B
Kundennutzen
- Prozesssichere Toleranzeinhaltung: Die Fertigung von Referenzflächen und Ellipsenkontur in einer Aufspannung eliminiert Fehlerquellen aus Werkstückumlauf und Umspannung. Die geforderten Toleranzen von 3 μm für Konzentrizität und Symmetrie werden prozesssicher erreicht.
- Reproduzierbarkeit: Die CNC-gesteuerte Ellipsenbearbeitung mit hochdynamischem Linearmotor gewährleistet eine gleichbleibende Konturqualität über die gesamte Losgröße.
- Taktzeiteinsparung: Die Kombination von Vorfräsen und Fertigschleifen der Ellipse reduziert die Bearbeitungszeit gegenüber reiner Schleifbearbeitung um 30–40 %. Das Vordrehen sowie nachfolgendes Schruppen mittels Fräswerkzeug entfernt Material wesentlich effizienter als Schleifen.
- Reduzierung von Durchlaufzeiten: Durch Wegfall von Umspann- und Transportvorgängen zwischen verschiedenen Maschinen sinkt die werkstückbezogene Durchlaufzeit erheblich.
- Rüstzeitminimierung: Die einmalige Werkstückaufnahme und automatische Werkzeugwechsel während der Bearbeitung minimieren manuelle Eingriffe. Dies reduziert nicht nur die Rüstzeiten, sondern auch das Fehlerpotenzial durch manuelle Handling-Prozesse.
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