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antriebstechnik 5/2017

antriebstechnik 5/2017

FVA AKTUELL Einfluss der

FVA AKTUELL Einfluss der Oberflächenstruktur beim 5-Achs-Fräsen von Verzahnungen auf das Einsatzverhalten Die Antriebstechnik ist in Deutschland ein bedeutender Wirtschaftszweig. Viele Unternehmen, die traditionell Antriebssysteme für den Bergbau hergestellt haben, produzieren heute Systeme für Schiffe und Windkraftanlagen. Insbesondere bei Großgetrieben und Kleinserien besteht Bedarf an flexiblen Fertigungssystemen. Konventionelle Fertigungsketten zur Verzahnungsherstellung benötigen für die unterschiedlichen Fertigungsschritte jeweils Spezialmaschinen. Gerade im Bereich mittlerer und großer Industriegetriebe, wie sie in Mühlenantrieben, Forschungsvorhaben FVA 708 I der Bergbauindustrie, Bohrinseln und IGF-Nr. 17890 N der Schifffahrt zum Einsatz kommen, führen die Anforderungen zu einem Bedarf an hochflexiblen Fertigungsverfahren zur Verzahnungsherstellung. Die Herstellung von Verzahnungen durch Freiformfräsen auf 5-Achs-Bearbeitungszentren erhöht durch den flexiblen Einsatz der Universalmaschinen und -werkzeuge die Kapazität. Bei Universalfräsmaschinen besteht keine kinematische Kopplung zwischen Werkzeugschneide und der Maschinenbewegung. Durch die zeilenweise Bearbeitung können individuelle Abweichungen sowie eine verfahrensspezifische Oberflächenstruktur entstehen. Der Einfluss dieser verfahrensspezifischen Bauteileigenschaften 5-Achs-gefräster Verzahnungen auf die Zahnflankenermüdung wurde im Rahmen dieses Forschungsvorhabens untersucht. Ihr Einfluss auf die Bauteilfunktion wurde in Prüfstandsversuchen validiert und auf die verwendeten Bearbeitungsstrategien und resultierenden Randzoneneigenschaften zurückgeführt. Die Erkenntnisse wurden im Anschluss sowohl für Stirn- als auch Kegelräder erfolgreich in das industrielle Umfeld übertragen. Auf Grundlage der nun vorliegenden Erkenntnisse kann der 5-Achs-Fräsprozess zur Weich- und Hartbearbeitung von Verzahnungen funktionsgerecht ausgelegt werden. Die Tragfähigkeit kann auf Grundlage der gewählten Bearbeitungsstrategie, der verwendeten Schnittparameter sowie der hieraus resultierenden und quantifizierbaren Bauteileigenschaften vorhergesagt werden. Damit ist das 5-Achs-Fräsen von Verzahnungen erstmals auch für den die Fertigung hochbeanspruchter Leistungsverzahnungen einsetzbar. Das IGF-Vorhaben 17890 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Autor: Julian Staudt, RWTH Aachen, Werkzeugmaschinenlabor Kontakt: Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), Peter Exner, Tel.: 069/6603-1610 Vergleichbarkeit von Couponprobe und verzahntem Großgetriebebauteil Das Einsatzhärten von Großbauteilen wird heutzutage überwiegend durch Gasaufkohlen mit anschließender Fluidabschreckung realisiert. Die Behandlungsergebnisse, wie Kohlenstoff- und Härteprofil, sowie das Gefüge werden üblicherweise anhand von zylindrischen Chargenbegleitproben bestimmt, da die Dimensionen der verzahnten Bauteile von zum Teil weit über einem Meter und die oft geringen Stückzahlen eine Forschungsvorhaben FVA 501 III IGF-Nr. 18011 N Bauteilprüfung unmöglich bzw. unwirtschaftlich machen. Aus diesem Grund ist es insbesondere für kleine Unternehmen wichtig, eine hohe Bewertungssicherheit der Wärmebehandlung anhand von kostengünstigen Begleitproben zu erlangen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden Ritzelwellen mit verschiedenen Modulen zusammen mit Begleitproben mit unterschiedlichen Durchmessern in einem Ringversuch in drei Härtereien einsatzgehärtet. Das Wärmebehandlungsergebnis wurde mithilfe von metallografischen Schliffen an den Ritzelwellen und Begleitproben dokumentiert und in Korrelation gebracht. Zusätzlich wurde der Einsatzhärtungsprozess aller Bauteile des Ringversuchs in der Wärmebehandlungssimulation komplett abgebildet und das Ergebnis mit den experimentellen Daten verglichen. Das Ziel einer allgemeingültigen Korrelation zwischen Zahnrädern und Chargenbegleitproben bezüglich der charakteristischen Größen des Einsatzhärteprozesses kann nur für die Randhärte hergeleitet werden. Die anderen Größen, wie CHD und Kernhärte, werden in vielfältiger Weise von der spezifischen Vorgehensweise in den einzelnen Härtereien bestimmt, so dass eine allgemeingültige Übertragung der Ergebnisse der Begleitproben auf die Ergebnisse der Zahnräder nicht mehr zielführend ist. Die in diesem Forschungsvorhaben ermittelte große Anzahl an Ergebnissen stellt für die Unternehmen eine entsprechende verfahrens- und anlagentechnische Erfahrungen und Beschreibungen zur Verfügung, um eine zielgerichtete Vorgehensweise für die Qualitätssicherung und Prozessüberwachung des Einsatzhärtens von Bauteilen mit großen Abmessungen abzuleiten. Außerdem erlauben die Ergebnisse die erweiterte Diskussion der aktuellen Normen. Das IGF-Vorhaben 18011 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Autor: Matthias Castens, Stiftung Institut für Werkstofftechnik IWT, Fachbereich Werkstofftechnik, Bremen Kontakt: Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), Eva Robens, Tel.: 069/6603-1562 Forschungsvereinigung Antriebstechnik e. V. Lyoner Str. 18, 60528 Frankfurt Tel.: 069 / 6603-1515 E-Mail: info@fva-net.de Internet: www.fva-net.de 6 antriebstechnik 5/2017

MAGAZIN Sick erfolgreich mit Sensorintelligenz Das Unternehmen Sick hat im Geschäftsjahr 2016 seinen Umsatz um 7,4 % auf 1,36 Mrd. EUR und seinen Gewinn um 14,5 % auf 104 Mio. EUR gesteigert. Dazu hätten vor allem Steigerungen in der Fabrik- und Logistikautomation beigetragen, etwa durch die Nachfrage nach Sensorlösungen für die Fabrikautomatisierung und nach automatisierten Anlagen für Paketservices, teilte der Konzern mit. Im Geschäftsfeld Prozessautomation habe sich allerdings das schwierige Marktumfeld bemerkbar gemacht. Die Aufwendungen für Forschung und Entwicklung stiegen um 11,2 % auf 143,4 Mio. EUR. Die Zahl der Mitarbeiter erhöhte sich um 8,4 % auf 8 044. Auch im 1. Quartal 2017 lagen Auftragseingang und Umsatz über dem Vorjahresniveau, wie CEO Robert Bauer (Bild) mitteilte. Er rechnet für das gesamte laufende Jahr derzeit mit einem Umsatzwachstum im oberen einstelligen Prozentbereich. Vor allem die Stellung des Unternehmens im Bereich der Sensorintelligenz solle weiter ausgebaut werden. www.sick.de Spatenstich für den Yaskawa- Erweiterungsbau in Allershausen Integrierte Automatisierung war gestern: Die Zukunft ist SCALABILITY+ www.br-automation.com/Scalability Yaskawa vergrößert seinen Standort in Allershausen, dem Sitz der europäischen Robotics Division: Fünf Jahre nachdem der japanische Technologiekonzern seinen 14,6 Mio. EUR teuren Neubau in der Yaskawastraße bezogen hat, wurde am 18. April 2017 der erste Spatenstich für einen Erweiterungsbau mit 5 000 m 2 Nutzfläche gefeiert. Hierfür investiert das Unternehmen weitere 7,8 Mio. EUR Ihre Maschinentechnologie Unsere Technologiepakete Integrierte Automatisierung PCs & Panels Antriebstechnik Sicherheitstechnik Steuerungssysteme und stärkt damit seine Produktionskapazitäten in Europa. Der Erweiterungsbau wird mit rund 1 200 m 2 Büroflächen auf drei Stockwerken Platz für Mitarbeiter bieten, die von bisher getrennten Standorten zusammengeführt werden. Zudem werden ein über 2 000 m 2 großer Werkstatt- und Produktionsbereich sowie ein rund 1 600 m 2 großes Lager entstehen. Der Bau ist als Energieeffizienzhaus gemäß dem Standard KfW 55 konzipiert. Zur Ausstattung zählen u. a. stromsparende LED-Leuchten und eine besonders energieeffiziente Kühlung der Büroräume. Außerdem plant das Unternehmen, das erste europäische Roboterwerk von Yaskawa im slowenischen Kocevje für eine Investitionssumme von ca. 25 Mio. EUR zu errichten, in dem ab Herbst 2018 die ersten Roboter produziert werden. Scalability+ führt die integrierte Automatisierung in eine neue Dimension. Es ergänzt unser umfassendes und abgestimmtes Hardwareportfolio um zahlreiche Technologiepakete. Die Offenheit des Systems ermöglicht unseren Kunden, sich auf ihre Kernkompetenzen zu konzentrieren: Sie entwickeln Wettbewerbsvorteile und Zukunftstechnologien. www.yaskawa.eu.com

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