VL 1 TWIN Line von EMAG: Tempomacher für die Produktion von Planeten- und Sonnenrädern, Nocken und Co.

23.08.2018 - Markus Isgro

Die Herausforderungen im Automobilbau steigen an – und zwar rasant. Beispiel Getriebe: Bestehende Systeme wie Wandlerautomatik und Doppelkupplungsgetriebe werden laufend weiterentwickelt. Parallel dazu kommen neuartige Hybridantriebe und Assistenzsysteme auf, mit denen die Komplexität des Gesamtsystems weiter wächst. Vor diesem Hintergrund ist die „Fehlertoleranz Null“ mehr denn je das Hauptziel der beteiligten Qualitätsmanager: Jedes Bauteil muss perfekt die Produktion verlassen – und das auf der Basis von möglichst geringen Stückkosten. Wie ein hochspezialisierter Maschinenbau diese Herausforderung meistert, zeigt EMAG mit seiner Neuentwicklung VL 1 TWIN. Die zweispindlige Pick-up-Drehmaschine für Bauteile bis 75 Millimeter Durchmesser bearbeitet zwei gleiche Bauteile simultan in einem Arbeitsraum. Gleichzeitig sorgen Ausstattungen wie der innovative Linearmotor und das direkte Wegmess-System in der X-Achse für Präzision und Dauergenauigkeit. Die Produktion von zentralen Getriebebauteilen wie Planeten- und Sonnenrädern erfolgt deutlich effizienter. Darüber hinaus profitiert auch die Herstellung von Nockenstücken, Flanschen, Hülsen oder Wälzlagerringen auf allen Ebenen.


„Masse und Klasse“ prägen den Getriebebau mehr denn je: Angesichts der zunehmenden Zahl von Schaltgängen steigt die Masse der produzierten Zahnräder und Verzahnungskomponenten deutlich an. Gleichzeitig muss die „Klasse“ (also Qualität) der Bauteile zunehmen, um der steigenden Leistungsdichte in modernen Getrieben gerecht zu werden. Außerdem gelten die bekannten Leistungsmerkmale für Getriebe, wie eine lange Lebensdauer bei optimalem dynamischen Verhalten, natürlich weiterhin. Lassen sich die wachsenden Qualitäts- und Produktivitätsanforderungen überhaupt mit einem allgemein steigenden Kostendruck in Einklang bringen? „Genau das war unser Ziel“, sagt Björn Svatek, Sales & Marketing Director Modular Solutions bei EMAG. „Wir haben eine kostengünstige Maschine entwickelt, die einerseits mit ihren zwei Pick-up-Spindeln extrem hohe Ausbringungsmengen in kurzen Zeiträumen ermöglicht, andererseits aber mit direkten Wegmess-Systemen in der X-Achse, Rollenumlaufführungen der Größe 45 und einem innovativen Linearmotor für Dynamik sowie Wiederhol- und Dauergenauigkeit sorgt. Das ist eine perfekte Systemlösung für Drehteile mit einem Durchmesser bis 75 Millimeter.“

Minimale Taktzeiten möglich

Welche Möglichkeiten dieser Ansatz eröffnet, verdeutlicht bereits eine einfache Beschreibung des Ablaufs: In der Maschine erfolgt an zwei identischen Werkstücken ein Simultanprozess (OP 10/OP 10) mit sehr hohem Tempo: Die beiden Bauteile werden mithilfe der zwei Pick-up-Spindeln (9,9 kW/136 Nm bei 40 % ED) vom Zuführband entnommen, in den Arbeitsraum transportiert und in der gleichen Aufspannung parallel bearbeitet – Durchmesser und Länge (X-/Z-Richtung) der beiden Bauteile lassen sich dabei unabhängig voneinander korrigieren, weil die Spindelkästen autark verfahren können. Für zusätzliches Tempo im Simultanablauf sorgt der Linearmotor in der X-Achse in Kombination mit dem direkten Wegmess-System. Was für Taktzeiten sind auf dieser Basis möglich? „Es kommt natürlich auf das Bauteil und den Prozess an“, sagt Björn Svatek. „Allgemein beträgt die durchschnittliche Span-zu-Span-Zeit aber nur rund 5 Sekunden. 

VL 1 TWIN Line 

Um die Produktivität der Maschine zu steigern, nutzt EMAG den produktiven Twin-Ansatz für weitergehende Lösungen, beispielsweise mit der VL 1 TWIN Line: zwei VL 1 TWIN-Maschinen, die mit Hilfe des TrackMotion Automationssystems miteinander verkettet werden. Die Bearbeitung von zwei Seiten in OP 10 und OP 20 erfolgt parallel an zwei Bauteilen. Taktzeiten von unter 20 Sekunden für diesen Ablauf von OP 10/OP 10 und OP 20/OP 20 sind so möglich – ein enorm niedriger Wert, der beispielsweise bei der Weichbearbeitung von Planetenrädern für massiv sinkende Stückkosten sorgt. Ergänzt wird das System mit einem umfangreichen Teilespeicher für Roh- und Fertigteile. Die Verwendung von optimal konfigurierbaren Stackerpaletten ermöglicht die Unterbringung von vergleichsweise vielen Bauteilen auf einer sehr kleinen Fläche. Dabei werden die Teile, wie es der Name schon andeutet, übereinandergestapelt (engl. „stacked“). Auf Basis der TrackMotion Verkettung entstehen bei EMAG sogar Multi-Technologie-Fertigungslinien – Beispiel Zahnrad: Nach der Bearbeitung von zwei Seiten des Rohlings mit zwei VL 1 TWIN erzeugt eine EMAG Wälzfräsmaschine eine Verzahnung am Bauteil. Abschließend erfolgt in OP 40 das Entgraten mit EMAG Technologie. Das TrackMotion System ermöglicht ein hohes Tempo durch die maximale Verfahrgeschwindigkeit von 150 m/min zwischen den Teilprozessen.

Hohe Qualität – niedrige Investitionskosten

Ein weiteres Ziel bei der Entwicklung der VL 1 TWIN war eine hohe Qualität bei den produzierten Bauteilen. Verschiedene Ausstattungsdetails machen das deutlich: So gibt es ein direktes und hochpräzises Wegmess-System in der X-Achse, die verwendeten Rollenumlaufführungen sorgen für hohe Steifigkeit sowie Führungspräzision, und das Maschinenbett aus dem Polymerbeton Mineralit® reduziert die Schwingungen während des Drehprozesses. Ein optional angebotenes Messsystem zwischen Arbeitsraum und Pick-up-Stationen erhöht zusätzlich die Prozesssicherheit. „Extreme Präzision und Dauergenauigkeit sind bei dieser Maschine immer mit eingebaut“, so Svatek. Dass dieser hohe Anspruch aber mit niedrigen Investitionskosten für den Anwender einhergeht, ist der vielleicht überraschendste Clou dieser Technologie: EMAG setzt auf ein konsequentes Kosten-Controlling während des gesamten Entwicklungsprozesses. Außerdem kommen standardisierte Hochleistungskomponenten zum Einsatz. So wurde der Preis pro Spindel deutlich reduziert. Außerdem benötigt die Grundmaschine (ohne Späneförderer und Automation) eine Stellfläche von nur 4,59 Quadratmetern – und natürlich ist das ein weiterer Kostenkiller bei der Etablierung eines neuen Produktionsprozesses. „Wir bringen bei dieser Drehmaschine wirklich alle entscheidenden Faktoren zusammen“, fasst Björn Svatek am Ende zusammen. „Die VL 1 TWIN sorgt für extrem niedrige Taktzeiten, garantiert eine hohe Bauteilqualität und minimiert die Investitionskosten maximal. Darüber können wir hochflexible Systemlösungen für Teil- oder Gesamtprozesse konfigurieren. Am Ende profitieren unsere Kunden von deutlich sinkenden Stückkosten.“   

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Markus Isgro

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