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maschine+werkzeug 11-12/2009

Neuer Schwung

Technik

Schleifen Mit der VTC 315 DS bringt Emag eine Schleif-maschine auf den Markt, mit der sich die Bearbeitungszeiten von Kurbelwellen bis zu 70 Prozent verkürzen lassen sollen. Dahinter steckt das neuartige Synchro-Stützschleifen.

Das Fertigen von Kurbelwellen gehört zur »Königsklasse« der Metallbearbeitung, da die Kurbelwelle eine sehr komplexe Geometrie besitzt, aber auch in sich sehr labil ist. Daher gibt es nur wenige Spezialisten, die Maschinen für die hochproduktive Schleifbearbeitung anbieten.

Bei der Technologieentwicklung des Kurbelwellenschleifens bleiben seit Jahren die nennenswerten Entwicklungen aus. Der letzte große Entwicklungsschritt war das Pendelhub-schleifverfahren für die Bearbeitung der Hublager mit Einsatz von CBN-Schleifscheiben vor gut 15 Jahren. Nun bringt Emag in diesen Markt wieder Schwung und stellt ein völlig neues, vielleicht sogar revolutionäres, Schleifverfahren vor. Mit dem Synchro-Stützschleifen sollen die Bearbeitungszeiten um bis zu 70 Prozent reduziert werden.

Neue Technologie für komplexe und zugleich labile Geometrien

Beim Synchro-Stützschleifen bearbeiten zwei gegenüberliegende CBN-Schleifscheiben die gleiche Stelle eines Werkstücks. Die dabei in Vorschubrichtung auftretenden Normalkräfte werden durch die gegenüberliegende Anordnung der Schleifscheiben und die simultane Zerspanung aufgehoben, so dass sich die Schleifzeiten, wie sie etwa bei der Bearbeitung von Getriebewellen mit mehreren Lagersitzen auftreten, drastisch verkürzen. Mittels Synchro-Stützschleifen funktioniert das auch bei sehr schlanken Wellen. Hier werden zusätzlich die Tangentialkräfte durch eine verfahrbare Abstützung abgefangen.

Synchroschleifen eliminiert über eine »NC-gesteuerte Stützlünette« auftretende Tangentialkräfte. Im Prinzip handelt es sich hierbei um eine einseitige Lünette, die von der Maschinenbasis gegen das Werkstück drückt. Dies ermöglicht eine sehr steife Einspannung des Werkstücks. Dieses kann somit bei der Bearbeitung in keine Richtung mehr ausweichen. Mit dieser Maßnahme werden sowohl die Normalkräfte als auch die Tangentialkräfte eliminiert. Besonderer Vorteil dieser Einspannung sind mögliche, extrem hohe Bearbeitungsvorschübe. Da sich zwei Schleifscheiben im Einsatz befinden, reduziert sich die gesamte Bearbeitungszeit drastisch. Wenn nun zusätzlich noch in Gleich- und Gegenlauf geschliffen wird, heben sich auch die im Prozess erzeugten Momente auf. Dies macht eine einfache Reibmitnahme der Kurbelwelle, die zwischen zwei Spitzen gespannt ist, möglich.

Das Maschinenkonzept dient dabei als Basis für die Produktivitätssteigerung. Der Maschinenaufbau unterscheidet sich deshalb klar von allem bisher Bekanntem. Der Werkstückspindelstock befindet sich oben, der Reitstock unten. Die Maschine verfügt über zwei Kreuzschlitten, sowie rechts und links über je eine Schleifspindel mit CBN-geeigneten Antriebsleistungen von 30 kW und Schnittgeschwindigkeiten bis 150 m/s. Integriert sind zudem die Funktionen Anfunksensorik und automatisches Wuchten.

Auch bei der Schleifscheibenaufnahme wurde ein neues Konzept realisiert. Denn anders als es der klassische Schleifer gewohnt ist, wird hier die Scheibe nicht horizontal gewechselt, sondern vertikal über eine einfache Wechselhilfe in die Arbeitsspindel gesetzt. Die neue Aufnahme mit Kurzkegel und Plananlage ermöglicht diesen einfachen Schleifscheibenwechsel. Die Basis der Maschine ist, wie bei allen Dreh- und Produktionszentren von Emag, ein stabiler Grundkörper aus Mineralit. Der Polymerbetongrundkörper hat eine achtmal bessere Dämpfung als Grauguss und ist daher speziell bei anspruchsvollen Bearbeitungen der eindeutig bessere Werkstoff. Seine hohe Schwingungsdämpfung führt zu besseren Oberflächengüten und längeren Werkzeugstandzeiten. Durch den vertikalen Aufbau wird zudem ein freier Spänefall sichergestellt. Damit ist nahezu kein manuelles Beseitigen von Spänen mehr nötig. Dies ist vor allem dann wichtig, wenn die Maschine für unterschiedliche Bearbeitungsvarianten wie etwa bei der Weichbearbeitung genutzt wird, da hier oft spanvolumenintensive Bearbeitungen durchgeführt werden. Spindelmotor, Hauptspindel, Werkzeugrevolver und Schaltschrank sind flüssigkeitsgekühlt.

Eine weitere Besonderheit der VTC 315 DS besteht darin, dass in den meisten Fällen auf eine gesonderte Mitnahme im Bereich des Werkstückspindelstocks verzichtet werden kann. Diese Vorgehensweise vereinfacht das Rüsten deutlich. Ein positiver Effekt, verursacht durch die sich quasi aufhebenden Zerspankräfte. Eine unten im Reitstock angeordnete rotierende Pinole gewährleistet ein geringes Reibmoment und damit das Spannen der Kurbelwelle zwischen zwei Spitzen.

Die VTC 315 DS verfügt über zwei Messsensoren. Die Längsausrichtung der Kurbelwelle erfolgt über einen einschwenkbaren Längenmesstaster, die Durchmesserüberprüfung über integrierte Messköpfe nach dem Prinzip der In-Prozess-Messung. Die In-Prozess-Messung wird jedoch in der Regel nur für Rüstvorgänge verwendet. Im Produktionseinsatz wird hauptsächlich die Post-Prozess-Messung eingesetzt, da die VTC 315 DS durch ihren geringen Wärmegang thermisch sehr stabil ist und damit die geforderten Fertigungstoleranzen hält. Zwei integrierte Abrichtspindeln mit Körperschallsensorik und maximalen Drehzahlen von 15000 Umdrehungen/min erlauben simultanes Abrichten, was zudem die Nebenzeiten deutlich reduziert.

Besonders interessant ist die VTC 315 DS für qualitativ hochwertige Werkstücke, die in der Mittel- bis Großserie hergestellt werden. Hierzu zählen differenzierte Werkstücke wie etwa Getriebewellen, Rotorwellen, Pumpenwellen, Motorwellen oder Gelenkwellen. Basierend auf dem zu schleifenden Werkstück wird auch die Bearbeitungstechnologie ausgewählt. Stabile Werkstücke können über die Schäldrehtechnologie bearbeitet werden, dünne, labile Teile über die Schleiftechnologie. Die Maschine lässt sich sowohl als vollwertige Schleif- oder Drehmaschine als auch als Kombinationsmaschine einsetzen.

  • Bearbeitung der Hublager mit dem Synchro-Stützschleif-Verfahren. Über das neue Exzenter-Spannfutter erfolgt die Hubverstellung und Teilung vollautomatisch.

    Bearbeitung der Hublager mit dem Synchro-Stützschleif-Verfahren. Über das neue Exzenter-Spannfutter erfolgt die Hubverstellung und Teilung vollautomatisch.

  • Bild 2: Neuer Schwung

    Bild 2: Neuer Schwung

  • Dr. Guido Hegener, Geschäftsführer der Emag Salach Maschinenfabrik GmbH.

    Dr. Guido Hegener, Geschäftsführer der Emag Salach Maschinenfabrik GmbH.

  • Die Längsausrichtung der Kurbelwelle erfolgt über einen einschwenkbaren Längenmesstaster.

    Die Längsausrichtung der Kurbelwelle erfolgt über einen einschwenkbaren Längenmesstaster.

  • Beim Schleifen auftretende Tangentialkräfte werden über eine NC-gesteuerte Stützlünette aufgefangen.

    Beim Schleifen auftretende Tangentialkräfte werden über eine NC-gesteuerte Stützlünette aufgefangen.

  • Synchro-Stützschleifen von Hauptlagern an einer Kurbelwelle.

    Synchro-Stützschleifen von Hauptlagern an einer Kurbelwelle.

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EMAG Holding GmbH

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DE 73084 Salach
Tel.: 07162-17-0
Fax: 07162-17-199

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