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antriebstechnik 9/2017

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ANTRIEBE FÜR

ANTRIEBE FÜR WERKZEUGMASCHINEN I SPECIAL Fit für die Zukunft Wälzfräser mit hoher Warmhärte realisieren gesteigerte Schnittwerte Die höchste Innovationsstufe bei einer spanenden Bearbeitung wird erreicht, wenn der idealste Schneidstoff mit der optimalsten Beschichtung und dem effektivsten Werkzeugdesign bezüglich Makround Mikrogeometrie für den spezifischen Anwendungsfall zusammentreffen. Für sich alleine betrachtet ist jeder der drei Leistungsträger wirkungslos. Es bedarf also einer intensiven Abstimmung dieser Faktoren. Lesen Sie mehr. M it ihrem Corporate Claim „exactly yours“ bieten die Engineering-Experten der LMT Tools Group genau diese Anpassung von Schneidstoff, Beschichtung und Geometrie. So konnten Schneidstoff und Beschichtung in den vergangenen Jahren zu Höchstleistungen getrieben werden. Beim Wälzfräsen sind inzwischen Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 600 m/min möglich. Zu Beginn der Schichtentwicklung vor ca. 30 Jahren waren es nur etwa 150 m/ min. Einher ging die Schneidstoffentwicklung von HSS (High-Speed-Steel, also Hochgeschwindigkeitsstahl) über PM-HSS (dabei steht PM für pulvermetallurgisch hergestellte Sorten) mit ständig gesteigerter Warmfestigkeit bis zum Feinstkornhartmetall. Zudem ist der Leistungsabstand von PM-HSS zu Hartmetall durch den neuen Hochleistungsschneidstoff vom Typ Speedcore noch verringert worden. Innovative Werkzeuggeometrien einschließlich des kompletten Grundkörperdesigns, vom einteiligen Werkzeug über mehrteilige Ausführungen mit Wendeplatten bis hin zu multifunktionalen Kombinationswerkzeugen, definieren ein Leistungsportfolio, das für jeden Anwendungsfall die passende Lösung bietet, ganz gleich ob Dr. Diethard Thomas ist Consultant bei der LMT Tool Systems GmbH in Oberkochen große oder kleine Zahnräder, konventionelle oder moderne, feste Werkstoffe oder ob kleine oder große Losgrößen gefertigt werden sollen. Das gilt auch für zukünftige Anforderungen an Verzahnungswerkzeuge. Neuer Schneidstoff generiert Leistungsstärke Als Beispiel zur leistungsorientierten Fertigung von Zahnrädern, z. B. für Pkw-Getriebe, hat sich der Speedcore-Wälzfräser von LMT Fette etabliert. Er ist aus einem Schneidstoff hergestellt, dessen Gebrauchseigenschaften zwischen PM-Schnellstahl und Hartmetall einzuordnen sind. Der Wälzfräser zeichnet sich durch eine hohe Warmhärte aus, wodurch gesteigerte Schnittwerte realisiert werden können. Die Leistung dieser Werkzeuge wurde inzwischen auch auf größermodulige Verzahnungen übertragen. Als Entwicklungsergebnis stehen inzwischen Wälzfräser bis Modul 20 (Durchmesser 250 mm) zur Verfügung, wie sie z. B. für Getriebe in Nutzfahrzeugen, im Schwermaschinenbau oder in Windenergieanlagen benötigt werden. Zusätzlich gelang eine höhere Evolutionsstufe für die bisherige Beschichtung Nanosphere 2.0 zur weiteren Steigerung der Temperaturbeständigkeit. Die neue Beschichtung mit der Bezeichnung „HT“ verringert nochmal den Abstand der Speedcore-Wälzfräser zum Hartmetall bezüglich seiner Zerspanungseigenschaften. Werkzeugbeschichtung ist grenzenlos Heute sind die Entwicklungsmöglichkeiten für spezielle Schichten fast grenzenlos und generieren immer neue Lösungen zur maßgeschneiderten Leistungsmaximierung. Abhängig vom Fertigungsverfahren, vom Werkstoff und von weiteren Parametern existieren spezielle, d. h. fast optimale, Schichtarchitekturen. Die Entwicklung von Spezialschichten setzt allerdings nicht nur enormes wissenschaftliches Grundlagen-Know-how und die Existenz unternehmenseigener Beschichtungsanlagen voraus. Auch sind Erfahrungen in der Werkzeuganwendung erforderlich, denn die unterschiedlichen Einsatzbedingungen der Werkzeuge müssen berücksichtigt werden. Diese optimalen Voraussetzungen sind bei LMT Tools gegeben. Beim Wälzfräsen sind spezielle Bedingungen zu berücksichtigen. Hier kommt es vor allem auf die Kombination von Schneidstoff und Schicht an und auf den problemlosen Abtransport der Späne durch glatte Werkzeugoberflächen, um ein Aufkleben der Späne auf dem Zahnrad zu verhindern. Ferner ist hier das Thema Wiederaufbereitung der Werkzeuge von wirtschaftlicher Bedeutung. Wälzfräser werden mindestens 16- mal wieder aufbereitet. Für diesen Vorgang müssen sie entschichtbar sein. Ein einfaches Überbeschichten würde die engen Profiltoleranzen unzulässig verändern. 96 antriebstechnik 9/2017

max. Verschleißmarkenbreite in µm SPECIAL I ANTRIEBE FÜR WERKZEUGMASCHINEN Inzwischen ist es gelungen, Schrupp- und Schlichtoperationen nicht nur mit demselben Werkzeug, sondern auch mit einer einzigen Beschichtung durchzuführen. Dazu muss die Schicht sowohl große als auch kleine Kopfspandicken aushalten. Die aktuelle Schicht Al7 ist Al-Cr-N basierend und bietet die derzeit höchste Leistungsstufe beim Wälzfräsen. In Verbindung mit dem Speedcore-Wälzfräser ermöglicht sie eine weitere Steigerung der Schnittgeschwindigkeit um rd. 30 % im Vergleich zu den bisherigen Systemen. Aber die Schichtentwicklung ist noch nicht am Ende. Stellvertretend ist die Weiterentwicklung des PVD-Verfahrens nach der HIPIMS-Methode zu nennen (High Power Impulse Magnetron Sputtering). Ziel ist es, noch glattere Schichten mit höherer Haftfestigkeit durch noch feinere nanokristalline Strukturen zu generieren. Vereinigung von Wirtschaftlichkeit und Präzision Der neue Wendeplattenwälzfräser vom Typ Unify verstärkt das Anwendungsfeld der Wälzfräserfamilie Carbide-Line-I (I = Indexable) wenn es um die Bearbeitung von Zahnrädern im Modulbereich von 6 –12 geht. Durch die neue Bauweise des Produkts entsteht ein einteiliger und robuster Grundkörper, der durch ein Minimum an Schnittstellen präzise arbeitet. Diese kompakte Bauweise ermöglicht den Wendeplatteneinsatz beim Wälzfräsen bereits ab einem Durchmesser von 150 mm. Weitere Vorteile: Einsatz auf kleineren Maschinen, weniger Limitierung wegen Kollision und Vorteile bei der Prozesszeit. In der Praxisanwendung hat der Wendeplattenwälzfräser seine Bewährungsprobe bestanden: Bearbeitet wurden schrägverzahnte Zahnräder Modul 9 aus dem Material 18 CrNiMo 7-6 mit 88 Zähnen und einer Radbreite von 220 mm. Das Werkzeug hatte einen Durchmesser von 210 mm und 12 effektive Schneiden. Der speziell für den Anwendungsfall ausgelegte Unify erreichte mit einer 4- schneidigen Protuberanzplatte im ersten Anlauf eine Radqualität 9. Den Anwender überzeugten vor allem die Laufruhe und die gleichmäßige Oberfläche am Bauteil. Damit vereinigt der Unify Präzision und Wirtschaftlichkeit und erweist sich als neuer Partner für die Serienfertigung im mittleren Modulbereich. Lautlos in die Zukunft Die Automobilindustrie fokussiert sich gegenwärtig verstärkt auf die Elektromobilität. Zu deren Wegbereitern gehört u. a. 01 Das kombinierte Werkzeugsystem garantiert eine hohe Verzahnungsqualität zu reduzierten Kosten 03 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 02 Schnittgeschwindigkeit Neue Wälzfräserbeschichtungen tragen zur gesteigerten Schnittgeschwindigkeit bei 600 [m/min] 400 200 PM-HSS + TiAlN 2 10 20 30 40 50 Fräsweg in m Variante 1 – TiAIN Variante 3 – AICrN (AI6) SpeedCore + HT HM + HT 2000 2012 2016 Die Erforschung neuer Schichtsysteme ist Voraussetzung zur Effizienzsteigerung eine amerikanische Firma, für die Getriebe-Zahnräder mit Verzahnungssystemen von LMT Fette bei einem Zulieferer gefertigt werden. Und dabei steht ein Thema besonders im Fokus: Die Geräuschentwicklung. Zwar gelten auch weiterhin die bisher bekannten Leistungsmerkmale für Getriebe wie lange Lebensdauer bei optimalem dynamischem Verhalten. Aber im Gegensatz zum Verbrennungsmotor ist der Elektromotor lautlos. Da darf auch das Getriebe nicht stören. Die besagte Automobilfirma hat in der Anfangszeit mit Zweigang-Getrieben experimentiert, was Vorteile beim Beschleunigen von 100–200 km/h gehabt hätte. Aber nachdem es Probleme mit der Lebensdauer entsprechend robuster Getriebe gab, hat man sich für ein Eingang-Getriebe entschieden. Der Elektroantrieb liegt in diesem Fall kompakt zwischen den beiden Rädern und verbindet in einer Einheit den Elektromotor, das Getriebe und den Wechselrichter, der Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Die Abmessungen der Zahnräder unterscheiden sich nicht von herkömmlichen Pkw-Getrie- Variante 2 – TiAIN/AICrOXN Variante 4 – ml-AICrN/AICrXN (AI7) Werkzeugdaten: LMT-Code: FMP90T Ø in mm: 63 Schneidenanzahl: 6 Schnittdaten: vc: 160 m/min n: 808 1/min fz: 0,15 mm vf: 727 mm/min ae: 40 mm ap: 3 mm Bearbeitung: trocken Werkstückdaten: Werkstoff: 1.2312 Festigkeit: 1000 N/mm 2 Abbruchkriterium: VB max : 200 µm ben. Um die gesteigerten Anforderungen bezüglich Geräuscharmut zu erfüllen, ist jedoch eine hohe Präzision gefordert. Deshalb hat sich der Hersteller für das Verzahnungssystem Wälzfräser Speedcore plus Faswerkzeug Chamfer-Cut entschieden. Zusammen mit dem Verzahnungsmaschinenhersteller Liebherr in Kempten hat LMT Fette den Chamfer-Cut, der direkt nach dem Wälzfräsen die Zahnräder an den Stirnseiten entgratet und anfast, perfektioniert. Das Produkt kann entweder zusammen mit dem Wälzfräser auf einen Dorn gespannt werden, oder auch als Einzelwerkzeug auf eigener Frässpindel eingesetzt werden. In jedem Fall entsteht eine präzise, konstante Fase an den Zahnrädern. Für das gefertigte Getriebe des Elektroautos leistet diese Fasenqualität einen wichtigen Beitrag zur Geräuscharmut. Außerdem konnten die Fräskosten pro Rad gesenkt werden, weil ein zweiter Schnitt Wälzfräsen, der beim Alternativverfahren Drückentgraten nötig wäre, entfällt. www.lmt-tools.de antriebstechnik 9/2017 97

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