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maschine+werkzeug 06/2019

Bereit für die nächste Welle

Verzahnung

Werkzeugmaschinenbau Ziegenhain (WMZ), ein Unternehmen der DVS Technology Group, hat eine Komplettbearbeitungsmaschine zur ganzheitlichen Weichbearbeitung von Hohlwellen für Elektromotoren konzipiert.

Komplettbearbeitung für die E-Welle – die WMZ H200. Bild: WZM

Komplettbearbeitung für die E-Welle – die WMZ H200. Bild: WZM

Angesichts der zu erwartenden Dynamisierung der E-Mobilität sehen sich die internationalen automobilbezogenen Werkzeugmaschinenbauer – und so auch WMZ und weitere DVS-Unternehmen – zunehmend mit sich ändernden Herausforderungen in Bezug auf Maschinenkonzepte und Produktionsprozesse konfrontiert.

Anspruchsvoll gefertigt und im E-Motor voll beansprucht: die Antriebswelle. Bild: WZM

Anspruchsvoll gefertigt und im E-Motor voll beansprucht: die Antriebswelle. Bild: WZM

Denen gilt es mit innovativen Lösungsansätzen zu begegnen. Denn um das gewünschte Antriebsmoment zu erreichen, erfordern Getriebe von Elektrofahrzeugen eine sehr hohe Übersetzung. Damit einhergehende Motordrehzahlen von bis zu 17.000 Umdrehungen pro Minute beeinflussen das Geräusch- und Verschleißverhalten negativ.

Form- und Lagetoleranz

Beispielsweise sind im Bereich des Antriebsstranges auftretende Geräusche aufgrund der fehlenden Lärmkulisse des Verbrennungsmotors deutlich intensiver wahrzunehmen. Um diese Probleme zu lösen, ergeben sich enorme Anforderungen hinsichtlich der Wuchtgüte der bewegten Komponenten des Antriebsstranges von Elektrofahrzeugen, woraus engere Form- und Lagetoleranzen und damit die Notwendigkeit einer noch präziseren Bearbeitung entsprechender Bauteile resultieren. Speziell unter Berücksichtigung dieser Qualitätsprämissen realisierte WMZ in Zusammenarbeit mit seinen DVS-Schwesterunternehmen Buderus Schleiftechnik, Präwema Antriebstechnik und DVS Production für einen namhaften deutschen Automobilzulieferer eine zukunftsweisende integrierte Produktionslösung für die Komplettbearbeitung von Hohlwellen des Elektromotors – vom Roh- bis zum Fertigteil.

WMZ entwickelte zu diesem Zweck eine effiziente Komplettbearbeitungsmaschine zur vollständigen Weichbearbeitung der Hohlwellen, der sich die Hartfeinbearbeitung mittels einer von Buderus Schleiftechnik konzipierten Maschine der Serie DVS U-Grind sowie einer Verzahnungshonmaschine von Präwema Antriebstechnik anschließt. Die Serienproduktion des ersten Wellentypus befindet sich bei der DVS Production GmbH im thüringischen Krauthausen derzeit bereits in der Ramp-up-Phase.

Im Bereich von Elektroantrieben ist der zur Verfügung stehende Bauraum gemeinhin äußerst begrenzt, sodass Motor und Getriebe mittels Funktionsintegration annähernd zu einer Einheit verschmelzen. Die Antriebsverzahnung ist aus diesem Grund in die Hohlwelle des Motors integriert.

Durchgangsbohrung

Zwischen den Lagersitzen befindet sich der Rotor des Elektromotors. Ferner zeichnen sich entsprechende Motorwellen durch die Tatsache aus, dass sie über eine Durchgangsbohrung verfügen, die sowohl der Reduzierung der Masseträgheit dient als auch den Durchtrieb auf die gegenüberliegende Antriebsseite ermöglicht.

Bedingt durch die Laufverzahnung ist zudem ein Härteprozess erforderlich. Die hieraus für die Hohlwellenbearbeitung resultierenden kritischsten Fertigungstoleranzen sind die engen Lauftoleranzen der Wellenbohrung und der Verzahnung zu den Lagersitzen sowie der bauraumbedingte äußerst geringe Werkzeugauslauf bei der Verzahnungsherstellung.

Im Hinblick auf die geforderte Fertigungsgüte und Taktzeit der nachfolgenden Hartfeinbearbeitung bedarf bereits die Weichbearbeitung der Herstellung der kompletten Innenkontur, mehrerer Außenflächen und Nuten, der Verzahnung sowie der Lager- und Rotorsitze auf Fertigmaß beziehungsweise mit einem geringen verbleibenden Aufmaß. Andernfalls können die finalen Form- und Lagetoleranzen nicht erreicht werden.

Um sämtliche Anforderungen zu erzielen und zudem ein Höchstmaß von Prozess- und Kosteneffizienz sicherzustellen, schaffte WMZ eine multi-technologische Fertigungslösung, das Dreh-, Fräs- und Bohroperationen sowie das Verzahnen im hochproduktiven Wälzschälverfahren ineinander vereint. Zum Zweck der Minimierung sich negativ auf die Fertigungsgüte auswirkender Umspannfehler war eine Aufteilung der Bearbeitungsschritte auf mehrere Einzelprozessmaschinen von vornherein ausgeschlossen. Einhergehend damit können zudem Rüst-, Transport- sowie Liegezeiten und damit die Gesamtbearbeitungszeit reduziert werden. Jedoch erfordert die komplexe Technologievielseitigkeit die zwingende Einhaltung unterschiedlicher Attribute einer Bearbeitungsmaschine.


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Unternehmensinformation

DISKUS WERKE AG

Johannes-Gutenberg-Str. 1
DE 63128 Dietzenbach
Tel.: +49 - 6074 - 30406 40
Fax: +49 - 6074 - 30406 55

WMZ Werkzeugmaschinenbau Ziegenhain

Am Entenfang 24
DE 34613 Schwalmstadt-Ziegenhain
Tel.: 06691-9461-0
Fax: 06691-9461-20

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