Fachartikel: Trends in der Schleif- und Werkzeugschleiftechnik

E-Mobilität, Digitalisierung und Automation - dies sind nur einige der Trends, die den Bereich der Schleiftechnik zurzeit bewegen. Ausstellende Unternehmen der neuen Fachmesse GrindingHub und die Experten aus der Forschung geben Einblicke in aktuelle Technologien und Prozesse dieser besonders anspruchsvollen Branche.
Steigende Ansprüche an die Verzahnungen erfordern innovative 
Lösungen.
Steigende Ansprüche an die Verzahnungen erfordern innovative Lösungen.Bild: Liebherr-Verzahntechnik GmbH

Die E-Mobilität verändert den gesamten Antriebsstrang im Auto. Getriebeteile müssen immer präziser, leichter und robuster sein. Liebherr-Verzahntechnik hat sich intensiv mit den Anforderungen der E-Mobilität auseinandergesetzt. Methoden zur Flankenlinienmodifikation minimieren die Geräuschentwicklung und optimieren Traglasten. Gerade hier kann das Wälzschleifen mit abrichtfreien CBN-Schleifschnecken eine wirtschaftliche Alternative gegenüber Korund-Schleifschnecken sein.

Es ist prozesssicher, sorgt für lange Werkzeugstandzeiten und deutlich reduzierte Mess- und Prüfaufwände. Für die Fertigung der filigranen E-Bike-Getriebeteile müssen Schleifprozess und Spanntechnik schnell und hochpräzise sein. Mit speziellen Spannlösungen lassen sich auch kleine und kollisionskritische Bauteile problemlos bearbeiten. „Als Partner und Lösungsanbieter beraten wir den Kunden und zeigen ihm Alternativen auf, damit er am Ende die optimale Entscheidung treffen kann – gerne auch auf der GrindingHub 2022“, so Dr. Andreas Mehr, Experte für das Verzahnungsschleifen.

Prozessmonitoring

Getriebe für E-Autos sind zwar einfacher aufgebaut als die konventioneller Verbrenner, stellen aber weit höhere Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit der Zahnräder. „Ein Verbrennungsmotor maskiert die Getriebegeräusche. Ein Elektromotor ist dagegen nahezu lautlos“, verdeutlicht Friedrich Wölfel, Leiter Maschinenvertrieb bei Kapp Niles. „Bei Geschwindigkeiten ab etwa 80 km/h sind die Abroll- und Windgeräusche der dominierende Faktor, unabhängig vom Antriebsstrang. Aber im Bereich darunter können sich bei E-Fahrzeugen die Getriebegeräusche störend bemerkbar machen.“

Für die Feinbearbeitung dieser Bauteile bedeutet es, einen gleichermaßen produktiven und vor allem auch hinsichtlich des Geräuschverhaltens der geschliffenen Verzahnungen optimierten Wälzschleifprozess zu realisieren. Zu vermeiden sind dabei vor allem sogenannte ‚Geisterfrequenzen‘, die durch ungünstige Maschinen- und Prozessauslegung beim Schleifen in das Bauteil eingebracht werden können. Nachdem beim Wälzschleifen die Bearbeitung eines Zahnrads wesentlich weniger Zeit beansprucht als die Kontrollmessung, können nicht 100 Prozent aller Bauteile geprüft werden. Der Ansatz ist daher, mögliche Fehler schon während des Schleifens auszumachen. Prozessmonitoring heißt das Schlagwort.

>>GrindingHub in Stuttgart zeigt aktuelle Entwicklungen der Branche<<

„Wir haben in der Maschine bereits zahlreiche Sensoren und Messsysteme, die uns viele Signale und Informationen liefern“, erklärt der Leiter Vorentwicklung Achim Stegner. „Diese werden wir dazu einsetzen, den Bearbeitungsprozess und damit das zu erwartende Qualitätsniveau jedes einzelnen Zahnrads in Echtzeit direkt in der Wälzschleifmaschine zu beurteilen. Als Aussteller auf der GrindingHub freuen wir uns auf das innovative Konzept der Messe.“

Werkzeugschleiftechnik

Die Herausforderungen im Bereich des Werkzeugschleifens nehmen kontinuierlich zu. Zum einen werden immer mehr Sonderwerkzeuge in kleinen Losgrößen hergestellt, sodass die Prozessauslegung bis zum ersten Gutteil wirtschaftlich immer relevanter wird. Zum anderen gilt es, bestehende Serienprozesse in Bezug auf ihre Robustheit und Produktivität kontinuierlich zu optimieren. Das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) in Hannover verfolgt mehrere Forschungsansätze. Im ersten Schritt wird durch die simulative Abbildung des Werkzeugschleifprozesses die Prozessauslegung unterstützt. Weiterhin wird eine Analyse der am Schleifwerkzeug auftretenden Belastung vorgenommen, sodass sich die Prozessplanung ideal an das verwendete Schleifwerkzeug anpassen lässt.

Kontinuierlicher Wälzschleifprozess zur Herstellung von Zerspanwerkzeugen
Kontinuierlicher Wälzschleifprozess zur Herstellung von ZerspanwerkzeugenBild: Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen IFW – Leibniz Universität Hannover

„Um die gesteigerte Bearbeitungsgüte auch bei höheren Stückzahlen beizubehalten, wurde in der Werkzeugmaschine zudem laserbasierte Sensorik zur Messung der Schleifscheibentopographie verbaut“, erläutert der geschäftsführende Leiter Prof. Berend Denkena, der auch im Vorstand der WGP (Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik) aktiv ist.

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