Modulare Fertigungssysteme für die Zahnradproduktion

21.12.2015 - Markus Isgro

Die Anforderungen an Verzahnungsprozesse, wie sie z.B. bei der Produktion von Powertrain-Komponenten gestellt werden, sind seit Jahren steigend. Immer komplexere Getriebekonfigurationen stellen höchste Ansprüche an die Bauteilqualität und deren Fertigung und das bei immer weiter wachsenden Stückzahlen. EMAG bietet mit den neuen modularen Maschinen der VLC-Baureihe, bestehend aus der vertikalen Wälzfräsmaschine VLC 200 H und der vertikalen Anfasmaschine VLC 100 C, die ideale Lösung, um diesen hohen Anforderungen begegnen zu können.


Für Verzahnungsprozesse sind die Experten von KOEPFER mit Sitz in Villingen-Schwenningen der ideale Ansprechpartner innerhalb der EMAG Gruppe. Das seit vielen Jahren auf dem Gebiet der Verzahnungstechnik erfolgreiche und innovative Unternehmen KOEPFER hat die Entwicklung der Branche stets im Blick. KOEPFER ist als Lieferant von Produktionsmitteln und als kompetenter Partner „rund ums Zahnrad“ bekannt. Daher verwundert es nicht, dass KOEPFER sich auch in Anbetracht der sich verändernden Anforderungen zu positionieren weiß. Mit der vertikalen Wälzfräsmaschine VLC 200 H bietet KOEPFER die erste Maschine auf Basis des neuen „modularen Maschinensystems“ von EMAG an.

Modulare Plattform im Einsatz

Die modulare Plattform von EMAG vereint die unterschiedlichen Technologien der EMAG Gruppe in einem immer gleichen Grundaufbau der Maschinen. Dabei kommt stets das von EMAG bekannte Pick-up-Prinzip zum Einsatz. Jede modulare Maschine verfügt über einen Teilespeicher, von dem sich die Pick-up-Spindel selbständig be- und entlädt. Dies führt zu sehr kurzen Span-zu-Span-Zeiten von nur wenigen Sekunden. Der vertikale Grundaufbau der Maschine garantiert nicht nur einen optimalen Spänefall, sondern verhindert zudem die Bildung von Spänenestern, was zu gleichbleibender Fertigungsqualität  beiträgt. Der vertikale Aufbau ermöglicht zudem eine sehr kompakte Anordnung von Spindel, Schlitten und dem Teiletransportsystem, was den Platzbedarf der Maschinen auf ein absolutes Minimum reduziert. Die modularen Maschinen sind dank dieses einheitlichen Aufbaus ideal für die Verkettung in Fertigungssystemen vorbereitet, da der Teiletransport zwischen den Maschinen aufgrund der gleichen Übergabehöhe sehr einfach zu gestalten ist.  

Modulare Wälzfräsmaschine VLC 200 H

Die vertikale Wälzfräsmaschine VLC 200 H offenbart eine Technologie, die auch in der „Stand-Alone-Version“ den Anwendern große wirtschaftliche Vorteile eröffnet. Die zum Einsatz kommenden Hochleistungsantriebe, die an der Hauptspindel und am Fräser hohe Drehmomente und Drehzahlen ermöglichen, sind dabei Garanten für eine produktive Fertigung von Zahnrädern mit einem Durchmesser bis 200 Millimetern und Modul 4, die sich auf diese Weise in kurzer Bearbeitungszeit trockenfräsen lassen. Für eine jederzeit optimale Bauteilequalität lässt sich die VLC 200 H optional mit einem auf einem Schlitten installierten Messsystem ausstatten. Es ist außerhalb des Arbeitsraumes angeordnet und somit vor Spänen und Schmutz geschützt und kann bei Bedarf ausgefahren werden. Zudem ist es möglich, das Messsystem mit einem Messtaster für die Bauteilvermessung sowie mit einer Sensorik für Orientierungsaufgaben auszurüsten. So lassen sich nicht nur die Bearbeitungsvorgänge jederzeit anpassen, sondern es wird auch eine lückenlose Dokumentation für die Qualitätssicherung in der Produktion ermöglicht.

VLC 100 C – optimale Technologien für das Anfasen von Verzahnungen für jedes Werkstück

Wie nach jedem Verzahnungsprozess stellt sich auch bei der VLC 200 H die Frage, wie eine möglichst konturtreue Fase entlang des Zahnprofils am effektivsten umgesetzt werden kann. Hierfür lässt sich die Anfasmaschine VLC 100 C je nach Anforderung mit der jeweils optimalen Technologie ausstatten. „Welches Verfahren wir einsetzen, hängt in erster Linie von dem zu bearbeitenden Werkstück ab. Grundsätzlich haben wir die Auswahl, entweder das Abkantentgraten oder das neuere CHAMFER-CUT-Verfahren einzusetzen“, erklärt  Jörg Lohmann, Vertriebsleiter bei EMAG KOEPFER. Das klassische Abkantentgraten, ein in der Automobil- und Zulieferindustrie bereits etabliertes Verfahren, kommt dann zum Einsatz, wenn dies die Werkstückgeometrie aufgrund von Störkonturen notwendig macht. Dies ist vor allem bei wellenförmigen Werkstücken, die eine Nabe aufweisen, oder z.B. bei Schalträdern mit Synchronkegel der Fall. Hervorzuheben ist, dass das hier eingesetzte Werkzeug, anders als bei anderen Herstellern, selbstständig vom Kunden mit einfachen Mitteln nachgeschärft werden kann. So wird eine sehr geringe Werkzeugvorhaltung ermöglicht und zuletzt nicht nur die Werkzeugkosten, sondern auch die Lagerhaltungskosten reduziert.

Bei Werkstücken mit einer günstigeren Geometrie wird die VLC 100 C mit dem CHAMFER-CUT-Verfahren ausgestattet. Das von FETTE entwickelte CHAMFER-CUT-Verfahren ist ideal für einen präzisen und kostengünstigen Anfasprozess. „Da bei diesem Verfahren kein Sekundärgrat entsteht, ist dieses Verfahren besonders für Verzahnungen geeignet, die nach dem Härten noch gehont werden“, erklärt Jörg Lohmann. Das Anfasen per CHAMFER-CUT-Verfahren erfolgt in zwei Schritten: Zunächst wird z.B. die Oberseite des Zahnrads mit dem Werkzeug konturtreu angefast, die Schnittrichtung invertiert und danach wird der Vorgang an der Unterseite wiederholt.
„Welche Anforderungen sich auch immer aus dem Werkstück und der Werksückgeometrie ergeben, wir bei EMAG KOEPFER können unseren Kunden immer eine sehr gute Lösung anbieten“, betont Lohmann.

Die Kombination der beiden Maschinen VLC 200 H und VLC 100 C mit Chamfer-Cut-Technologie oder alternativ mit dem Abkantengraten eröffnet Produktionsplanern vielfältige Möglichkeiten, ihre Zahnradproduktion zu optimieren oder gar neu zu konzipieren. Die Umsetzung der Zahnradfertigung auf Basis des modularen Maschinentyps vereint dabei alle Qualitäten der EMAG Gruppe, vom Einsatz der hochwertigen KOEPFER Verzahnungstechnologie über die integrierte Automation hin zur Bearbeitungs- und Bauteilqualität, und erfüllt damit alle Anforderungen für die großvolumige Zahnradproduktion.

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