antriebstechnik 10/2015

Komplett verzahnt

Komplett verzahnt Verzahnungswerkzeuge liefern auch bei großen Modulen präzise Ergebnisse Diethard Thomas Im Gegensatz zur Automobilindustrie, wo die Getrieberäder kleiner werden, werden diese z. B. bei Windenergieanlagen immer größer. Aber egal, ob große oder kleine oder ob Innen- oder Außenverzahnungen: Die LMT bietet ein wirtschaftliche Lösung mit einem leistungsstarken Werkzeugprogramm. Dr. Diethard Thomas ist Consultant bei der LMT Group in Schwarzenbek Als besonderes Anwendungsfeld zur leistungsorientierten Fertigung von Zahnrädern z. B. für Pkw-Getriebe hat sich der Speedcore-Wälzfräser von LMT Fette etabliert. Er ist aus einem ganz neuen Schneidstoff hergestellt, dessen Gebrauchseigenschaften zwischen PM-Schnellstahl und Hartmetall einzuordnen sind. Sein besonderes Merkmal ist die hohe Warmhärte, wodurch wesentlich gesteigerte Schnittwerte realisiert werden können. Die Leistung dieser Werkzeuge wurde nun auch auf größermodulige Verzahnungen übertragen. Als Entwicklungsergebnis stehen inzwischen Speedcore-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 nanostrukturierte Beschichtung Nanosphere 2.0 zur weiteren Steigerung der Temperaturbeständigkeit. Die neue Beschichtung mit der Bezeichnung „HT“ (high temperature) verringert nochmals den Abstand der Speedcore-Wälzfräser zum Hartmetall bezüglich seiner Gebrauchseigenschaften. Und damit steigt auch die realisierbare Schnittgeschwindigkeit gegenüber herkömmlichen Wälzfräsern, und zwar sowohl bei der Nass- als auch bei der Trockenbearbeitung. Alles zusammen genommen bringt der Speedcore mit der neuen Beschichtung HT bis zu 70 % mehr Produktivität bei einer Prozesssicherheit wie mit PM-HSS. Wendeplatten zum Innenverzahnen Als Beispiel zur Erzeugung großer Innenverzahnungen ist auch der Gear Runner Internal hervorzuheben. Er ist der weltweit erste Wälzfräser mit Wendeplatten zum Innenverzahnen von großen Zahnrädern ab einem Ringdurchmesser von 800 mm. Bisher werden derartige Innenverzahnungen, wie sie z. B. in Windenergieanlagen oder im Kranbau vorkommen, mit Zahnformfräsern hergestellt. Mit diesem neuen Werkzeug kann eine weitaus höhere Teilungsgenauigkeit als im Einzelteilverfahren erreicht werden. Bisher wurden mit Zahnformfräsern bei identischen Maschinenvoraussetzungen Teilungsgenauigkeiten von 10 bis 12 erzielt. Mit dem Gear Runner Internal kann nun im kontinuierlichen Wälzfräsverfahren gearbeitet werden. Dadurch sind nun Teilungsgenauigkeiten von 6 bis 7 bei gleichzeitig gesteigerter Oberflächenqualität möglich. Zur Erzeugung dieser Qualität war bisher eine zusätzliche Schleifoperation erforderlich. Ein wesentlicher Anwendernutzen besteht somit darin, deutlich bessere Qualität als bisher auf einer einzigen Maschine komplett zu fräsen. Weiterhin ist eine Hauptzeitreduzierung von 40 % beim Fertigfräsen erreichbar, was zu gesteigerter Produktivität auf vorhandenen, herkömmlichen Anlagen führt. Komplettiert wird das Werkzeugprogramm durch den Segmentwälzfräser Gear Runner External für große Außenverzahnungen. Die- 30 antriebstechnik 10/2015

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN 01 Gebrauchseigenschaften des Speedcore mit neuer Beschichtung HT 02 Mehrteilige Wälzfräser für größere Außen- und Innenverzahnungen 03 Kostenranking ein- und mehrteiliger Wälzfräser se Werkzeuge zeichnen sich ebenfalls durch die Erzeugung hoher Verzahnungsqualität und Wirtschaftlichkeit aus. Einteilige oder mehrteilige Werkzeuge? „Einteilige Werkzeuge haben Vorteile“ Alle einteiligen Wälzfräser im kleineren Modulbereich zeigen ihr wahres Können in der Großserienfertigung, z. B. in der Automobilindustrie. Das Anwendungsspektrum einteiliger Werkzeuge deckt aber auch den größeren Modulbereich bis 45 ab und erfüllt auch dort die gestellten Leistungsanfor derungen. Demgegenüber liegt das Anwendungsgebiet mehrteiliger Werkzeuge im Bereich größerer Module von ca. 7 bis 70, wo kleine bis mittlere Losgrößen gefertigt werden. Der gravierende Vorteil einteiliger Wälzfräser liegt in der hohen Genauigkeit der Werkzeuge, die sich auf die Zahnradqualität auswirkt. Einteilige Werkzeuge bestehen aus einem Stück, wobei das Verzahnungsprofil über die gesamte Schneidenlänge hochpräzise geschliffen wird. Eine Aufsummierung der Toleranzen von Plattensitzen plus Wendeplatten plus entsprechender lösbarer Verbindungen entfällt vollständig. Damit sind einteilige Wälzfräser zum Fertigfräsen in der Qualität AAA und sogar in AAAA verfügbar. Produktivitätssteigerung senkt die Fertigungskosten. Diese Feststellung muss im Vergleich von einteiligen mit mehrteiligen Wälzfräsern aber differenziert werden. Einteilige Werkzeuge lassen eine höhere Spannutenzahl und somit auch eine größere effektive Zähnezahl zu. Damit wird das Werkzeug insgesamt leistungsstärker, selbst bei geringerer, nomineller Schnitt geschwindigkeit. Bei kleineren Fräserdurchmessern verstärkt sich dieser Effekt. Mit einem Wendeplattenwerkzeug sind dem gegenüber hohe Schnittgeschwindigkeiten erreichbar. Jedoch wird dieser Leistungseffekt durch die geringere Schneidenzahl wieder relativiert. Das Ranking marktgängiger Wälzfräserausführungen anhand der resultierenden Cost per Part zeigt, dass der Speedcore-Wälzfräser günstiger als der WSP- Wälzfräser eingestuft wird. Heute wird die Wälzfräserleistung − besonders in der Serienfertigung − nicht alleine durch das Fräsergebnis innerhalb einer Standzeit bewertet, sondern über den gesamten Lebenszyklus. Sowohl die Lebensdauerleistung als auch die Lebensdauerkosten gehen in die Betrachtung ein. Bezüglich der Lebensdauerkosten sind einteilige Wälzfräser im Vorteil, weil sie bis ca. 15 mal nachschleifbar und auch wieder beschichtbar sind, ohne Abstriche in der Produktivität. Bei mehrteiligen Werkzeugen ist dieser Effekt nicht wirtschaftlich abbildbar, da nach Standzeitende die Schneidplatten ausgetauscht werden müssen. SpeedCore oder Vollhartmetall-Wälzfräser? Zur Zeit stellt sich die Verteilung der Schneidstoffe beim Verzahnen am Markt wie folgt dar: Ca. 60 % HSS und PM-HSS, 20 % Vollhartmetall, 20 % HM-Wendeplattenwerkzeuge. Der Anteil an HM-Wendeplattenwerkzeugen wird sich in nächster Zukunft nicht verändern. Der Anteil Vollhartmetallfräser wird geringfügig zunehmen auf ca. 25 %. Hartmetall hat natürlich seine Anwendungsvorteile überall da, wo auf modernen und stabilen Maschinen hohe Schnittwerte realisiert werden können. Hartmetall hat aber auch Nachteile: Auf sehr vielen Produktionsmaschinen ist Hartmetall nicht einsetzbar, weil die benötigten Schnittwerte eben nicht realisierbar sind und weil dann auch die geforderte Prozesssicherheit nicht gegeben ist. Der Anteil HSS und PM-HSS wird auf ca. 55 % zurück gehen. Aber davon − und das ist entscheidend − werden ca. 25 % durch Speedcore abgedeckt, weil dieser Schneidstoff nicht nur höhere Produktivität ermöglicht, sondern auch „gutmütiger“ und damit proszesssicherer als Hartmetall einsetzbar ist. Außerdem ist die Wiederauf bereitung von Speedcore-Wälzfräsern deutlich günstiger als bei Hartmetallwerkzeugen. www.lmt-tools.com antriebstechnik 10/2015 31