Mai

Arbeitssicherheit Schweiz, Bern

Fachmesse für Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz und Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz
26. bis 28. Mai
www.arbeits-sicherheit-schweiz.ch

Tech.con, Dornbirn

Plattform für Industrie, Gewerbe und Produktionsbetriebe
28. Mai
www.techcon.messedornbirn.at

Juni

Powertage, Zürich

Branchentreffpunkt der Schweizer Stromwirtschaft
16. bis 18. Juni
www.powertage.ch

WIN Eurasia 2020, Istanbul

Metalworking und Automation
18. bis 21. Juni
www.win-fair.com

KPA, Ulm

Kunststoff Produkte Aktuell: Branchenübergreifende Plattform für Beschaffung und Produktdesign
23. und 24. Juni
www.kpa-ulm.de

Stanztec, Pforzheim

Fachmesse für Stanztechnik
23. bis 25. Juni
www.stanztec-messe.de

SENSOR+TEST, Nürnberg

Internationale Fachmesse für Sensorik, Mess- und Prüftechnik
23. bis 25. Juni
www.sensor-test.com

Logistics & Distribution, Zürich

Branchentreffpunkt für die Logistikindustrie
24. und 25. Juni
www.logistics-distribution.ch

Um hauptzeitparalleles Anfasen in hoher Qualität selbst bei Störkonturen zu ermöglichen, hat die Felsomat GmbH & Co. KG eine Bearbeitungsanlage entwickelt, in der erstmals eine zerspanende Anfaseinheit in einer 2-spindligen Fräseinheit integriert ist, sodass Taktzeitverluste gar nicht erst auftreten.

Hohe Fasenqualität bei Störkonturen

Felsomat GmbH & Co. KG
Gutenbergstrasse 13
D-75203 Königsbach-Stein

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Das speziell entwickelte Chamfer Skiving sowie die Aufteilung der Bearbeitung auf zwei Werkzeuge – für die jeweils linke und rechte Zahnkante – und deren Raumstellung ermöglichen bessere Fasenergebnisse, selbst wenn Störkonturen vorhanden sind.

Elektromotoren stellen neue Anforderungen an die gängigen Fertigungsverfahren für Getriebeteile, was unter anderem dem Wegfall des Verbrennungsmotors sowie höheren Motordrehzahlen geschuldet ist. Diese Qualitätsansprüche gelten dabei nicht nur für die Verzahnung, sondern auch für Nebenprozesse wie das Anfasen. Verformende Methoden sind hierfür jedoch ungeeignet. Die bis heute genutzten zerspanenden Verfahren sind häufig zeitintensiver und erfolgen als separater Arbeitsschritt nach dem Fräsen unter Umspannen – Taktzeit- und Qualitätsverluste sind die Folge.

Neuartiges Chamfer Skiving ermöglicht optimale Fasen­qualität
Daher hat die Felsomat GmbH & Co. KG einen eigenen zerspanenden Anfasprozess – das Chamfer Skiving – in eine 2-spindlige Fräsmaschine, für Wellenteile mit Gegenhalter integriert, sodass die Fasenherstellung erstmals effi­zient und zeitoptimiert in hoher Qualität erfolgen kann – ohne Werkzeugwechsel oder Umspannen. Dank dieser besonderen Auslegung sind zeichnungsgerechte Ergebnisse in hoher Stückzahl selbst bei Störkonturbedingungen möglich. Das neuartige Anlagenkonzept wurde auf der EMO präsentiert.
«Die Qualitätsanforderungen für Verzahnungen in einem E-­Getriebe sind aufgrund deutlich höherer Motordrehzahlen im Vergleich zu Verbrennungsmotoren gestiegen», berichtet Johan Thijssen, Technologieleiter bei der Felsomat GmbH & Co. KG. «Zudem muss in den kommenden Jahren mit einer erhöhten Va­riantenvielfalt bei E-Motoren und ihren Übersetzungen gerechnet werden, sodass kurze Rüstzeiten essenziell sind.» Für die Fertigungsprozesse bedeutet das konkret, dass auch Nebenprozesse wie das Anfasen und Entgraten der Verzahnung an Bedeutung gewinnen und in Bezug auf die Endqualität und Bearbeitungszeit optimiert werden müssen. Im Gegensatz zu verformenden Methoden, die aufgrund der hohen Materialeinwirkung ungeeignet sind, arbeiten zerspanende Prozesse effizienter. Da jedoch beim Anfasen die stumpfe und die spitze Zahnkante zu bearbeiten sind, muss dies in einem separaten Schritt unter Umspannen und Werkzeugwechsel erfolgen, was ohne Taktzeitverluste kaum zu bewerkstelligen ist.

2-Spindel-Konzept
Erschwerend kommt bei den E-Motor-Wellen hinzu, dass aufgrund ihrer kompakteren Bauweise dem Werkzeug weniger Platz zur Verfügung steht: «Anders als bei klassischen Zahn­rädern liegt die Verzahnung bei E-Motoren sehr nah an der Welle selbst», erklärt Johan Thijssen. «Dadurch wirkt sie viel stärker als Störkontur und nimmt dem Werkzeug Bewegungsspielraum.» Um dennoch hauptzeitparalleles Anfasen in hoher Qualität selbst bei Störkonturen zu ermöglichen, hat die Felsomat GmbH & Co. KG eine Anlage entwickelt, in der erstmals eine Anfaseinheit in ­einer 2-spindligen Fräseinheit ­integriert ist. Dadurch werden Taktzeitverluste vermieden. Dabei war den Anlagenexperten besonders wichtig, auch bei wachsender Variantenvielfalt hohe Stückzahlen produzieren zu können.

Hohe Produktivität ohne Nebenzeiten
Die Prozessvielfalt in der Bearbeitung wird dank des 2-spindligen Aufbaus ermöglicht: Durch die separat operierenden Werkzeugköpfe lässt sich das Werkstück auf der einen Seite fräsen, während in einem Nebenprozess hauptzeitparallel beispielsweise die Fase auf der anderen Seite gefertigt wird. Dabei drehen oder schwenken die Köpfe automatisch und abwechselnd in den Fräsbereich hinein und wieder hinaus. So lassen sich in einer Aufspannung unterschiedliche Prozessvarianten zwischen dem Abwälzfräsen und Anfasen in Abhängigkeit von der Verzahnungsfertigbearbeitung realisieren. «Beispielsweise wird eine Welle gespannt und zunächst geschruppt. Dann verlässt sie den Fräsbereich und wird angefast, bevor sie anschliessend wieder zurück wechselt. Dort kann ein zweiter Schlichtschnitt entstehen oder es erfolgt das
Fertigfräsen», erläutert Johan Thijssen.
Dabei wurde auch der Anfasprozess selbst optimiert, sodass eine höhere Serienqualität möglich ist. Das dafür entwickelte Chamfer Skiving ist ein zerspanendes Anfasen basierend auf dem Prinzip des Wälzschälens. Dank der Aufteilung der Bearbeitung auf zwei Werkzeuge für die jeweils spitze und stumpfe Zahnkante sowie der Raumstellung der Werkzeuge sind bessere Fasen­ergebnisse möglich, selbst wenn Störkonturen vorhanden sind. Verantwortlich dafür ist auch der höhere Bewegungsradius durch zwei separat operierende Spindeln. So lassen sich auch schwierige Geometrien am Werkstück besser erreichen und die gewünschten Fasen können zeichnungsgerecht umgesetzt werden.

Platzsparend und rüstfreundlich
Das Anlagenkonzept arbeitet trotz der kompakten Bauweise von lediglich 7 m2 Aufstellfläche flexibel und hochproduktiv. Von Vorteil ist dabei das breite Drehzahlspekt­rum, welches durch die bis zu
27 kW starke Fräserspindel erreicht wird. Auf diese Weise können mit nur einem Antrieb alle gängigen Wälzfräser von PM (Pulvermetallurigsch) bis Hartmetall bei Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 1000 m/min eingesetzt werden. Diese Vielseitigkeit in Kombination mit der 2-Spindel-Werkzeugstellung ermöglicht es der Anlage, Wellen bis zu 250 mm zeichnungsgerecht zu fräsen und anzufasen.
«Da verschiedenste Übersetzungsverhältnisse im Zuge neuer E-Motor-Varianten auftreten werden, ist davon auszugehen, dass aufgrund häufiger Bautypwechsel auch während der Schicht gerüstet werden muss», erklärt Johan Thijssen. «Daher haben wir auch bei der Entwicklung dieser Anlage auf sehr kurze Rüstzeiten geachtet.» Beispielsweise erfolgt das Be- und Ent­laden hauptzeitparallel und die Anlage kann auch als Modul in eine Fertigungslinie integriert werden. Da durch die 2-spindlige Konstruktion die Werkstücke schneller bearbeitet werden können, reduziert sich die Taktzeit ausserdem um bis zu 50 Prozent. Damit wird die Produktionszeit der gesamten Linie positiv beeinflusst.