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17.10.2012

Mehr Flexibilität und Effizienz mit Invomilling

„Evolvente“ ist ein Begriff aus dem mathematischen Teilgebiet der Differenzialgeometrie und steht für ein bestimmtes Kurvenprofil. Bei der in der Industrie häufig angewandten Evolventenverzahnung ist der Querschnitt einer Zahnflanke Teil einer Evolvente. Die englische Übersetzung für Evolvente lautet Involute. Aus diesem Begriff wurde von den Sandvik Coromant-Entwicklern die Bezeichnung „Invomilling“ abgeleitet und für das neue Fräsverfahren rechtlich geschützt.

Das Invomilling-Verfahren ist eine Kombination aus Nuten- und Drehfräsbearbeitung zur Fertigung von Zahnrädern mit beliebigem Modul und Steigungswinkel, geeignet für Evolventenverzahnungen und nicht-evolventische Profile. Die Zahl der Schnitte hängt von der Größe des Zahnrads und des Fräsers sowie natürlich von der verfügbaren Maschinenleistung ab.

Hier finden Sie das Video zum Invomilling-Verfahren

Die Fertigung von Verzahnungen ist ein weites und vor allem anspruchsvolles Feld. Denn ob einfaches Zahnrad oder komplexes Bauteil mit integrierter Verzahnung: Für jedes Werkstück muss die jeweils wirtschaftlichste Bearbeitungsmethode gefunden werden.

Dabei ist die Großserienfertigung mit ihren Spezial-Verzahnungsmaschinen ganz anders zu betrachten als die Einzelteil- oder Kleinserienfertigung von verzahnten Werkstücken. Zudem darf bei der Planung der Verzahnungsoperation nicht nur der direkte Arbeitsgang, also das Fräsen der Verzahnung, gewertet werden. Zu berücksichtigen sind immer auch die Kosten der einzelnen Bearbeitungsschritte im Zusammenhang mit dem gesamten Fertigungsablauf des Bauteils – inklusive der Transport- und Rüstzeitkosten.

Neben den speziellen Verzahnungsmaschinen mit den vorwiegend zum Einsatz kommenden Wälzfräsern werden für Werkstücke mit integrierter Verzahnung zunehmend fünfachsige Dreh-Fräsmaschinen eingesetzt. Immer stärker gefragt ist die Komplettbearbeitung in nur einer oder zwei Aufspannungen.

Der Einsatz von Wälzfräsern auf Multi-Task-Maschinen erfordert jedoch erhebliche Kompromisse. Die Wälzfräser können in der Regel nur „fliegend“, also mit einseitiger Aufnahme, eingesetzt werden. Dadurch müssen, abhängig von der Kraglänge und der Modulgröße, wirtschaftlich optimale Zustellungen deutlich unterschritten werden – vor allem bei hartmetallbestückten Werkzeugen. Zu beachten ist auch, dass ein automatischer Werkzeugwechsel oberhalb einer gewissen Modulgröße aus Gewichtsgründen nicht immer möglich ist. Hinzu kommt, dass jedes Modul und jedes Zahnprofil einen eigenen Fräser erforderlich macht.

Bereits mehr Effizienz bietet das gemeinsam von Sandvik Coromant, der Gebr. Heller Maschinenfabrik und Voith Turbo entwickelte uP-Gear-Verfahren: Hierbei werden für die Bearbeitung von Kegelrädern mit Bogenverzahnungen konsequent einfache Standard- oder standardnahe Werkzeuge mit Standard-Wendeschneidplatten eingesetzt. Die komplexe Kontur der Bogenverzahnung wird über die fünf gesteuerten Achsen des Bearbeitungszentrums erzeugt. Eine Methode, die Werkzeugkosten und Bearbeitungszeit drastisch reduziert. Ein weiterer Vorteil: Mit demselben Werkzeug kann nicht nur die Weichbearbeitung, sondern auch die Hartbearbeitung der Kegelräder durchgeführt werden.

Und einfache Werkzeuge kommen auch bei dem nun von Sandvik Coromant neuentwickelten Fertigungsverfahren zum Einsatz: Das Invomilling ist für die Bearbeitung von Außen-Geradverzahnungen und Außen-Schrägverzahnungen auf Multi-Task-Maschinen geeignet. Dabei wird das komplexe Zahnprofil ausschließlich durch die gesteuerte Koordination der gleichzeitigen Bewegungsabläufe erzeugt. Hilfreich bei dieser Innovation waren die langjährigen Erfahrungen, die Sandvik Coromant sowohl beim Drehfräsen von exzentrischen Profilen als auch beim uP-Gear-Fräsverfahren für Bogenverzahnungen gewonnen hat.

  • Die Flexibilität und Leistungsfähigkeit unserer neuen Entwicklung wird viele Anwender überzeugen, so Invomilling-Entwickler Dr. Stefan Scherbarth.

    Die Flexibilität und Leistungsfähigkeit unserer neuen Entwicklung wird viele Anwender überzeugen, so Invomilling-Entwickler Dr. Stefan Scherbarth.

  • Auf den Zahnflanken ist die Aufteilung der Zahnbreite in drei Radialschnitte deutlich sichtbar  messtechnisch liegt die Oberflächenstruktur aber weit innerhalb der vorgegebenen Bauteiltoleranz.

    Auf den Zahnflanken ist die Aufteilung der Zahnbreite in drei Radialschnitte deutlich sichtbar messtechnisch liegt die Oberflächenstruktur aber weit innerhalb der vorgegebenen Bauteiltoleranz.

  • Anbringen der Schrägverzahnung auf einem Dreh-Fräszentrum mit gekippter Werkzeugspindel.

    Anbringen der Schrägverzahnung auf einem Dreh-Fräszentrum mit gekippter Werkzeugspindel.

  • Schrägverzahnte Ritzelwellen mit Modul 5, 39 Zähnen und einer Verzahnungsbreite von 71 mm  die Fertigungszeit für eine Komplettverzahnung beträgt 23 Minuten

    Schrägverzahnte Ritzelwellen mit Modul 5, 39 Zähnen und einer Verzahnungsbreite von 71 mm die Fertigungszeit für eine Komplettverzahnung beträgt 23 Minuten

  • Schematische Darstellung des Fräsens einer Zahnlücke nach dem Invomilling–Verfahren

    Schematische Darstellung des Fräsens einer Zahnlücke nach dem Invomilling–Verfahren

  • Der InvomillingFräser mit 80 mm Durchmesser und 12 Schneidplatten beim Fräsen einer Außen-Schrägverzahnung mit Modul 3,5 und 12°-Schrägungswinkel

    Der InvomillingFräser mit 80 mm Durchmesser und 12 Schneidplatten beim Fräsen einer Außen-Schrägverzahnung mit Modul 3,5 und 12°-Schrägungswinkel

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