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maschine+werkzeug 10/2014

Tempo rauf – Energieverbrauch runter

Titelstory - Gewindefertigung

Emuge - Mit der Getriebeeinheit ›Speedsynchro Modular‹ von Emuge lassen sich höhere Schnittgeschwindigkeiten bei der Gewindeherstellung erreichen. Dadurch kann die Taktzeit um bis zu 50 Prozent reduziert werden. Weitere positive Effekte sind ein geringerer Energieverbrauch und eine Standzeitverbesserung des Werkzeugs.

Um die Innengewindefertigung spürbar effizienter auslegen zu können, ist es sinnvoll, sich einmal die Zusammensetzung der Bearbeitungskosten näher anzusehen. Diese setzen sich aus verschiedensten Kosten mit unterschiedlich großen Anteilen zusammen. Die größten Kostenblöcke stellen dabei die Bearbeitungszeit, der Aufwand für den Werkzeugwechsel und der Kühlschmierstoff dar.

Emuge konzentrierte sich deshalb auf eine Produktlösung, die eine Senkung der Kosten speziell in diesen Kostenblöcken ermöglicht. Die Lösung besteht darin, zwischen Maschinenspindel und Gewindewerkzeug eine Getriebeeinheit einzufügen. Die Getriebeeinheit Emuge ‚›Speedsynchro Modular‹ bietet gleich mehrere Vorteile: Taktzeiteinsparung, Energieeinsparung, Reduzierung der Axialkraft am Gewindewerkzeug und Erhöhung der Wirtschaftlichkeit.

Reduzierung der Taktzeit

»Die Verkürzung der Taktzeit ist deshalb wichtig, weil es meistens darum geht, einen Prozess zu beschleunigen und dadurch Kosten zu reduzieren oder mehr Bauteile in der gleichen Zeit bearbeiten zu können«, sagt Peter Liebald, Produktmanager bei Emuge. Emuge griff das Problem auf, dass Synchronspindeln moderner Werkzeugmaschinen bei hohen Schnittgeschwindigkeiten oft nicht die programmierte Synchronisationsdrehzahl erreichen.

Ab einem bestimmten Wert kann eine Erhöhung der Spindeldrehzahl die Taktzeit für die synchrone Gewindebearbeitung nicht mehr reduzieren. Die Höhe der erreichbaren Schnittgeschwindigkeit hängt bei gegebenen Einsatzbedingungen vom individuellen Maschinentyp ab. Das Beispiel im Diagramm 1, bei dem 15 Gewinde 18 mm tief im Schneidbereich M6 in einer Reihe gefertigt wurden, zeigt diesen Sachverhalt auf. »Erfahrungsgemäß liegt dieser synchrone Drehzahlbereich, bei dem keine geringere Taktzeiten mehr erreicht werden, im Bereich zwischen 2000 und 3000 U/min«, weiß Liebald.

Die Lösung hierzu ist ein Übersetzungsgetriebe zwischen der Maschinenspindel und dem Werkzeug. »Dadurch erreichen wir, dass wir die Maschinenspindel mit niedriger Synchrondrehzahl laufen lassen können und trotzdem eine hohe Werkzeugdrehzahl erreichen.« Das ›Speedsynchro Modular‹ verfügt über ein integriertes Übersetzungsgetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:4,412 und ist mit Emuges patentierter Softsynchro-Minimallängenausgleichsfunktion kombiniert. »Aus den 100 Prozent Drehzahl an der Maschinenspindel werden 441 Prozent Drehzahl am Werkzeug. Bei den maximalen 2000 U/min als Eingangsdrehzahl ergeben sich 8824 U/min am Werkzeug, die auch am Werkzeug tatsächlich ankommen«, verdeutlicht Liebald. Dadurch lassen sich deutliche Taktzeitreduzierungen erzielen (siehe Diagramm 2).

Bei dem ›Speedsynchro Modular‹ wird mit einem ganz gewöhnlichen Synchronzyklus wie bei Werkzeugaufnahmen ohne Getriebeeinheit gearbeitet. Die Spindeldrehzahl wird um den Übersetzungsfaktor 4,412 reduziert und der Vorschub pro Spindelumdrehung um diesen Faktor erhöht. Nimmt man als Beispiel ein Gewindewerkzeug M6 mit einer Steigung von einem Millimeter pro Umdrehung, werden dann entsprechend 4,412 Millimeter Vorschub pro Umdrehung eingegeben. Anstelle von 4000 U/min an der Spindel gibt man beim Programmieren nur 906 U/min ein.

Dem Anwender ist es bereits im Vorfeld möglich, den sich durch die Programmumstellung ergebenden Zeitvorteil zu ermitteln, ohne dass der ›Speedsynchro Modular‹ eingebaut ist. Man braucht lediglich das Programm an der Maschine in Bezug auf Vorschub und Drehzahl umzustellen und macht dann sogenannte Luftschnitte, ohne damit ein Gewinde zu bearbeiten. So kann der Kunde einfach ermitteln, welche Prozesszeit er aktuell für eine bestimmte Anzahl an Gewinden benötigt und wie viel Zeit nach Verändern der beiden Parameter mit dem ›Speedsynchro Modular‹ erforderlich ist.

So lassen sich beide Prozesszeiten gegenüberstellen und die Einsparung ermitteln. »Zudem besteht die Möglichkeit, die Schnittgeschwindigkeit zu erhöhen, weil sich mit dem ›Speedsynchro Modular‹ die höheren Drehzahlen tatsächlich erreichen lassen«, sagt Liebald. Die Grenzen setzen dabei nur das Werkzeug, die Schmierung, das zu bearbeitende Material und der Maschinenspindelvorschub im Synchronzyklus.

  • Der ›Speedsynchro Modular‹ bietet gleich mehrere Vorteile: Taktzeiteinsparung, Energieeinsparung, Reduzierung der Axialkraft am Gewindewerkzeug und Erhöhung der Wirtschaftlichkeit.

    Der ›Speedsynchro Modular‹ bietet gleich mehrere Vorteile: Taktzeiteinsparung, Energieeinsparung, Reduzierung der Axialkraft am Gewindewerkzeug und Erhöhung der Wirtschaftlichkeit.

  • »Aus den 100 Prozent Drehzahl an der Maschinenspindel werden 441 Prozent Drehzahl am Werkzeug.« Peter Liebald, Produktmanager bei Emuge

    »Aus den 100 Prozent Drehzahl an der Maschinenspindel werden 441 Prozent Drehzahl am Werkzeug.« Peter Liebald, Produktmanager bei Emuge

  • Nachdem 13 Millionen Gewinde damit gefertigt worden waren, hat Emuge das ›Speedsynchro‹ eines Kunden komplett in seine Einzelteile zerlegt.

    Nachdem 13 Millionen Gewinde damit gefertigt worden waren, hat Emuge das ›Speedsynchro‹ eines Kunden komplett in seine Einzelteile zerlegt.

  • Auch nach 13 Millionen gefertigten Gewinden lag die Getriebeeinheit des ›Speedsynchro‹ immer noch innerhalb der Fertigungstoleranzen eines Neuteils.

    Auch nach 13 Millionen gefertigten Gewinden lag die Getriebeeinheit des ›Speedsynchro‹ immer noch innerhalb der Fertigungstoleranzen eines Neuteils.

  • Ausgetauscht wurden Lager, Dichtungen, die Softsynchro-Elemente und Kugeln – jedoch nicht aufgrund eines Ausfalls, sondern aufgrund des Services.

    Ausgetauscht wurden Lager, Dichtungen, die Softsynchro-Elemente und Kugeln – jedoch nicht aufgrund eines Ausfalls, sondern aufgrund des Services.

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Unternehmensinformation

EMUGE-Werk Richard Glimpel GmbH & CO.KG

Nürnberger Straße 96-100
DE 91207 Lauf a.d. Pegnitz
Tel.: 09123-186-259
Fax: -14313

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