Bild: Horn
Schnell und flexibel verzahnen

 

 16_4_logo_amb.jpg  1 – I 16

 

 

Die Zusammenarbeit zwischen dem Werkzeugspezialisten Horn und Werkzeugmaschinenhersteller DMG Mori führte zu einer entscheidenden Weiterentwicklung in der Bearbeitung von Verzahnungen auf universellen Werkzeugmaschinen. Sie dient dazu, auch bei Einzelteilen, Prototypen und Klein- und Mittelserien hochwertige Verzahnungsgeometrien aller Art bis Modul 30 mit Standardwerkzeugen zu generieren.

Das bisherige Angebot von Horn, Modulgrößen von 0,5 bis 6 im Programm zu führen, bis Modul 4 sogar als Standard, wird mit der nun möglichen Bearbeitung von Verzahnungen bis Modul 30 erheblich erweitert und flexibilisiert. In enger Zusammenarbeit von erfahrenen Verzahnungsspezialisten auf der Werkzeugseite und den Werkzeugmaschinenspezialisten in Pfronten mit ihren Kenntnissen über hochmoderne 5-Achs-Fräszentren und in Bielefeld mit leistungsfähigen Dreh-Fräs-Zentren im Rücken, entwickelte das Team in Pfronten erfolgreich eine spezielle Steuerungssoftware zum Verzahnen unterschiedlicher Zahnradgeometrien. Dazu Alexander Kellner, Product Sales Manager „gearMILL“: „Mit der umfangreichen Software ‚gearMILL‘ ist es uns gelungen, ein Programm zu entwickeln, das die unterschiedlichen Geometrien von Zahnrädern berechnet und daraus die Fräsbahnen generiert. Das gilt für Stirnverzahnungen, gerade-, schräg- oder pfeilverzahnt, für Schneckenräder, für unterschiedliche Kegelräder, wie zum Beispiel ‚Klingelnberg‘ Zyklo-Palloid-Verzahnungen, oder diverse ‚Gleason‘ Derivate.“

 

Standardwerkzeuge und Software setzen neue Maßstäbe


Als Werkzeuge dienen dabei Schaftfräser, Kugelfräser, torische Fräser, Scheibenfräser, Topfscheibenfräser und konische Werkzeuge aus dem Standardprogramm von Horn. Max Zankl, Anwendungstechniker bei Horn und erfahrener Verzahner: „Theoretisch ist bei der Modulgröße keine Grenze gesetzt, aber in der Praxis beschränken wir uns erst einmal auf Verzahnungen bis Modul 30. Viel entscheidender als eine bestimmte Modulgröße ist jedoch, dass mit der speziellen und hochentwickelten und wie ich meine ‚Welt-Spitzen-Software gearMill‘ universelle 5-achsige Dreh- und Fräszentren ertüchtigt werden, hochkomplexe Zahnräder zu fertigen. Der wirtschaftliche Effekt ist enorm. Auf universellen Bearbeitungszentren kann ich vorher die jeweilige Rohteilgeometrie bearbeiten und anschließend in der gleichen Aufspannung Zahnräder in Einzelfertigung, für den Prototypenbereich oder Klein- und Mittelserien – und anschließend wieder ganz andere Teile. Ein großer wirtschaftlicher und zeitlicher Vorteil gegenüber der üblichen Bearbeitung auf teuren Verzahnungsmaschinen.“ Joachim Hornung, Key Account Manager bei Horn, ergänzt: „Das Angebot an Werkzeugen zum Verzahnen beschränkt sich dabei nicht nur auf das Fräsen, auch im Stoßen von Außen- und Innenverzahnungen auf universellen Bearbeitungszentren bietet Horn durch jahrzehntelange Erfahrung viele neue Lösungsansätze und bewährte Werkzeugsysteme, wie die Typen 105 und 110 Supermini, Typ S117 und Typ 315. Das Vor- und Fertigstoßen mit nur einer Schneidplatte verkürzt dabei die Taktzeiten erheblich.“

 

Eine Fülle von Vorteilen


Max Zankl ist in seinem Element: „Ich kann Ihnen eine Fülle von Vorteilen aufzählen. Da wären die hohe Flexibilität, die geringen Kosten durch Standardwerkzeuge und deren schnelle Verfügbarkeit, die kurzen Rüstzeiten und die schnelle Reaktionszeit am Markt. Ein Unternehmer kann jetzt seine Zahnräder einzeln, als Prototypen oder in Klein- und Mittelserien selbst fertigen und muss sie nicht als Auftrag nach außen vergeben. Ich habe individuelle Korrekturmöglichkeiten in der Zahn- und Flächengeometrie. Ich kann auf der Maschine messen, einen Soll-Ist-Vergleich betreiben und ein Protokoll schreiben für die Qualitätssicherung. Ich kann Zahnräder sowohl weich als auch hart bearbeiten. Ich brauche keine teure Verzahnungsmaschine mehr mit teuren Werkzeugen – es sei denn, ich fertige Zahnräder in großen Serien.“

 

In enger Partnerschaft Kundennutzen generiert


Horn und DMG Mori pflegen schon seit vielen Jahren in enger Partnerschaft Weiterentwicklungen im Bereich der allgemeinen Zerspanungstechnologie. Kundennutzen erhöhen, Kosten einsparen, Prozesszeiten reduzieren, Prozesssicherheit erhöhen, Reaktionszeiten verringern und vor allem Standard-Werkzeuglösungen universell nutzen, waren von Anfang an die gemeinsamen Ziele. Die Erfolge am Markt sprechen für sich. Die Technologie des Hochvorschubfräsens erwies sich in dieser Partnerschaft als besonders erfolgreich. Horn hat in den letzten Jahren auf diesem Gebiet besondere Schwerpunkte gesetzt und ein umfangreiches Standardprogramm entwickelt. Das breite Angebot an Hochvorschubfräsern zum Beispiel für die endkonturnahe Schruppbearbeitung von Zahnrädern reicht von Messerköpfen der Reihen DAHM37 und DAHM25, VHM-Wechselköpfen der DGH-Baureihe bis in den VHM-Bereich der DSDS-Serie. Die speziell entwickelten Hochleistungs-Hartmetall-Sorten zeichnen sich dabei wegen ihrer hohen Zähigkeit und Verschleißfestigkeit durch sehr hohe Standzeiten aus. Das gilt genauso für die Fräser zur Zahnflankenfertigbearbeitung; beispielsweise spezielle Geometrien und Wechselköpfe auf Basis des DG-Wechselkopfsystems mit der Bezeichnung DGVZ. Der Hauptvorteil: Hohe Stabilität auch bei kleinen Modulen. Die konische Geometrie mit hoher Stabilität erfordert nur geringe Ausgleichsbewegungen der Maschine. Selbst der Fußkreisradius kann mit dem gleichen Werkzeug erzeugt werden. DGVZ ist daher ein preisgünstiges Wechselkopfsystem mit hoher Rundlaufgenauigkeit und geringer Gratbildung. Das Wechselkopfsystem DGFF mit Durchmessern von 10 bis 16 Millimeter entfernt die verbleibenden kleinen Grate. Bei der Oberflächenqualität der Zahnflanken konnten Ra 0,6 µm erreicht und unterschritten werden.

 

Fertigungstiefe und Erfahrung


Sowohl Peter Dreer, Anwendungstechniker aus dem Bereich Fräsen in Pfronten, als auch sein Kollege Julian Sewing, Anwendungstechniker für den Bereich Drehfräsen aus Bielefeld, loben die erreichten Ergebnisse und sind vor allem begeistert von der Prozesssicherheit und den hohen Standzeiten der Werkzeuge. Peter Dreer: „Was nützt das beste Softwareprogramm auf der Maschine, wenn die Werkzeuge nicht mithalten können?“ Max Zankl: „Diese leistungsfähigen Zerspanwerkzeuge sind ein sichtbares Ergebnis aus großer Fertigungstiefe und den Erfahrungen durch die ambitionierten Eigenentwicklungen von Hartmetallen. All das trägt dazu bei, die hohen Prozesssicherheiten und Standzeiten zu gewährleisten, die bei der Zahnradfertigung mit hohen Zerspanraten unabdingbar sind. Ich kann doch nicht zum Beispiel bei der Endkonturbearbeitung eines großen Zahnrades wegen vorzeitigem Verschleiß den Fräser wechseln.“


Das Verfahren Hochvorschubfräsen beim Schruppen hat gegenüber konventionellen Verfahren durch die spezielle Spanbildung erhebliche Standzeitvorteile und ist unempfindlicher gegenüber abrasiven Werkstoffen. Beim Hochvorschubfräsen wirken die Zerspankräfte hauptsächlich in axialer Richtung und reduzieren die Radialkräfte, was sich schonend auf die Spindellager der Maschine auswirkt.

 

Beispiel Ritzel mit Zyklo-Palloid-Verzahnung


Drei Beispiele sollen die Verfahrensweise beim Verzahnen mit „gearMILL“ und Horn-Werkzeugen erläutern: Das erste Beispiel, ein Ritzel mit 11 Zähnen, Modul 7,6 aus 16MnCr5 wird auf einer 5-achsigen „CTX beta 800TC“ Zyklo-Palloid weich verzahnt. Der große Durchmesser beträgt 145 Millimeter, der kleine 104 Millimeter, die Zahnbreite misst 80 Millimeter. Geschruppt wird mit Hochvorschub in drei Abstufungen mit drei Werkzeugen. Auf einen DGH-Fräser mit einschraubbarem Schneidkopf mit 12 Millimeter Durchmesser folgen zwei Schaftfräser des Typs DSDS mit Doppelradius mit 6 und mit 4 Millimeter Durchmesser. Dann fräst ein VHM-Radiusfräser des Typs DPK den Fußkreis. Das Vorschlichten der Zahnflanken übernimmt ein VHM DSM Torus-Schaftfräser mit 6 Millimeter Durchmesser. Ein weiterer VHM DSM-Fräser mit 6 Millimeter Durchmesser schlichtet die Zahnflanken fertig. Ein Schaftfräser Typ DPFF mit 60 Grad und 10 Millimeter Durchmesser fast und entgratet die Kanten. Die Hartbearbeitung nach dem Härten übernehmen CBN-Fräser oder Fräser mit besonderen HM-Sorten.

 

Beispiel Kegelrad


Das zweite Beispiel, ein Kegelrad aus ebenfalls 16MnCr5 mit 43 Zähnen, Modul 7,6 wird auf einer fünfachsigen „DMU 85 Monoblock“ Zyklo-Palloid weich verzahnt. Der Außendurchmesser beträgt 480 Millimeter. Der Innendurchmesser 340 Millimeter, die Zahnbreite misst 80 Millimeter. In der ersten Operation fräst ein Scheibenfräser mit 100 Millimeter Durchmesser zum Zahnformschruppen mit sehr hohem Spanvolumen die Kontur auf volle Tiefe. In der zweiten und dritten Operation bearbeitet der gleiche Scheibenfräser zuerst die konkaven Zahnflanken und anschließend die konvexen Flanken. Vorgeschlichtet wird konkav als auch konvex mit einem konischen Fräser Typ DGVZ mit einschraubbarem Schneidkopf. Der gleiche Fräser übernimmt auch das Fertigschlichten und bearbeitet abschließend den Fußkreisradius. Ein Schneidkopf-Fasfräser des Typs DGFF mit 60 Grad und 10 Millimeter Durchmesser fast und entgratet beidseitig. Nach dem Härten übernehmen CBN-Fräser oder solche mit besonderen Hartmetallsorten die Endbearbeitung.

 

Beispiel Zahnrad mit Modul 30


Das dritte Beispiel, ein geradeverzahntes Zahnsegment eines Stirnrades mit 4 Meter Durchmesser aus 42CrMo4, Modul 30 wird auf einer 5-achsigen „DMU 210 P“ mit einem Evolventenprofil verzahnt. Das Zahnsegment mit 15 Zähnen (das gesamte Zahnrad hat 150 Zähne) misst in der Breite 200 Millimeter bei einer Zahnhöhe von 68 Millimeter. Das Zahnformschruppen bis zu einer Zahntiefe von Millimeter übernimmt ein Hochvorschubfräser mit auswechselbaren Wendeschneidplatten Typ DAHM37 mit 40 Millimeter Durchmesser. Das Hochvorschubfräsen erzeugt dabei ein Spanvolumen Q von 720 cm³/min. Bis auf 65 Millimeter Tiefe fräst ein weiterer Hochvorschubfräser des Typs DGH mit einschraubbarem Schneidkopf Durchmesser 20 Millimeter mit vier Schneiden. Den Fußkreisradius bearbeitet ebenfalls im Hochvorschub ein Schneidkopffräser des Typs DGK mit vier Schneiden. Das zeilenweise achsparallele Schlichten übernimmt ein kegelförmiger Schneidkopffräser des Typs DGVZ mit 20 Millimeter Durchmesser und sechs Schneiden. Fürs Fasen und Entgraten empfiehlt sich wieder ein DGFF-Schneidkopf-Fasfräser mit 12 Millimeter Durchmesser.

 

Beschleunigte Fertigungsverfahren


Die genannten unterschiedlichen Fräser aus dem Standardprogramm von Horn bilden mit ihrer Operationenfolge die komplette und teils anspruchsvolle Fertigung der jeweiligen Zahnräder ab. Im Zusammenspiel mit der von DMG Mori in Pfronten entwickelten Steuerungssoftware ergibt sich ein flexibles, schnelles und besonders wirtschaftliches Bearbeiten von hochgenauen Zahnradkonturen in jeder Geometrie auf universellen Bearbeitungszentren bei Prototypen und kleinen und mittleren Stückzahlen. Die unflexible und teure Fertigung mittels speziellen Verzahnungsmaschinen und speziellen Verzahnungswerkzeugen kann somit durch beschleunigte Fertigungsverfahren abgelöst werden. Die Beispiele zeigen eindrucksvoll, wie ständig verfügbare Standardwerkzeuge spezielle Verzahnungswerkzeuge, die erst konstruiert und in einem Optimierungsprozess anzupassen sind, effizient ersetzen.

www.phorn.de

16_4_TT_horn_SEI.jpg

Beitrag aus dima 4/2016:

16_4_dima_TS_188.jpg

 
Gerne können Sie dima 4/2016 mit diesem und weiteren interessanten Beiträgen bestellen:

agt_logo_200_60.png

agt verlag thum gmbh
Teinacher Straße 34
71634 Ludwigsburg

Vertrieb, Frau Beate Cedra
Tel.: 07141/22 31-56

E-Mail:  cedra@agt-verlag.de      

Kontaktformular

 

spacer
Online Werbung @ dima
spacer