Kegelradverzahnen mit den Dreh-Fräszentren INDEX R200/R300

Kegelradverzahnen mit den Dreh-Fräszentren INDEX R200/R300
Das ist Technologieintegration vom Feinsten: INDEX hat ein Paket „Kegelradabwälzfräsen“ entwickelt, das aus einem speziell entwickelten Steuerungszyklus und vier INDEX-Messerköpfen mit modulabhängigen Schneidplatten besteht. Damit ausgestattet, werden die Dreh-Fräszentren INDEX R200 und INDEX R300 zu Verzahnungsmaschinen, auf denen sich Spiralkegelräder (Modul 0,6 bis 4 mm) herstellen lassen – von der Stange, mit Vorder- und Rückseitenbearbeitung, komplett in einer Aufspannung oder alternativ als reine doppelspindlige Verzahnungsmaschine. Im Vergleich zur konventionellen Prozesskette mit klassischen Verzahnungsmaschinen erreicht der Anwender kürzere Durchlaufzeiten sowie bessere Form- und Lagetoleranzen. Und er ist wesentlich flexibler.

Die INDEX-Werke als reinen Drehmaschinenhersteller zu bezeichnen, wird dem innovativen Esslinger Unternehmen nicht gerecht. Denn vielfach werden andere Technologien zur Metallbearbeitung in die INDEX-Maschinen integriert: Schon lange gibt es Dreh-Fräszentren, die beide Zerspanungstechniken annähernd gleich gut beherrschen. Auch die Schleiftechnologie ist auf verschiedensten INDEX-Maschinen voll integriert. Seit Kurzem bietet der Werkzeugmaschinenhersteller nun ein Technologiepaket an, das aus den Dreh-Fräszentren INDEX R200/R300 auch vollwertige Verzahnungsmaschinen macht. Durch Abwälzfräsen im kontinuierlichen Teilverfahren – das entspricht dem Klingelnberg-Zyklo-Palloid®-Verfahren 1) – lassen sich spiralverzahnte Kegelräder mit konstanter Zahnhöhe im Modulbereich 0,6 bis 4 mm produzieren.

INDEX R-Baureihe als Basismaschinen für das Kegelradverzahnen

Das Kegelradverzahnen benötigt als Grundlage eine Maschine mit hoher Steifigkeit und  B-Achse. Aufgrund ihrer ausgezeichneten statischen, dynamischen und thermischen Eigenschaften bieten sich die innovativen Dreh-Fräszentren der INDEX R-Baureihe an, sofern sie mit dem Technologiepaket „Kegelradabwälzfräsen“ ausgestattet sind. Ihre Achskonfiguration und die Ausstattung mit zwei Frässpindeln auf hydrostatisch gelagerten Y-B-Achsen ermöglichen es, an Haupt- und Gegenspindel gleichzeitig fünfachsig zu zerspanen.

Laut Dr.-Ing. Volker Sellmeier ist man jedoch nicht gänzlich auf die R-Maschinen festgelegt: „Grundsätzlich ist es möglich, diese Technologie auf andere Maschinen zu übertragen, wie zum Beispiel auf die INDEX G220. Für die Massenfertigung ist es ebenfalls denkbar, das Technologiepaket auf einen Mehrspindler zu portieren.“

Besondere Bedeutung kommt den Werkzeugen zu, die von INDEX entwickelt und vertrieben werden. Pro Kegelrad werden zwei Messerköpfe benötigt, die sich zur Erzeugung der Längsballigkeit im Flugkreisradius leicht unterscheiden. INDEX bietet die Messerköpfe in vier verschiedenen Größen an, die mit bis zu sechs Hartmetall-Schneidplatten bestückt werden können und über eine Innenkühlung verfügen. Im Gegensatz zum klassischen Zyklo-Palloid®-Verfahren mit zweiteiligem Messerkopf werden beim INDEX-Verfahren zwei separate Messerköpfe pro Kegelrad eingesetzt. Dr.-Ing. Sellmeier erklärt: „Durch die zwei separaten Messerköpfe können wir höhere Messerkopfgängigkeiten realisieren und erreichen dadurch eine höhere Zerspanleistung und eine größere Freiheit bei der Tragbildkorrektur.“

Komplettbearbeitung auf einer einzigen Maschine

Während in der klassischen Verzahnungsprozesskette das Werkstück zum Drehen, Bohren und Fräsen, Verzahnen sowie Entgraten auf mehreren einzelnen Maschinen gespannt werden muss, verfolgt INDEX den Ansatz, alle Operationen auf dem Dreh-Fräszentrum ablaufen zu lassen. Die Kegelräder werden dort gedreht, gebohrt, gefräst und schließlich verzahnt. Es lassen sich sogar Bürsten zum Entgraten einwechseln. Die Weichbearbeitung ist damit komplett abgeschlossen, laut INDEX mit einer prozesssicheren Verzahnungsqualität von IT5. Im Anschluss daran erfolgt das Härten. Eine abschließende Feinbearbeitung ist in der Regel nur noch für das Einbaumaß und die polygonale Welle/Nabe-Verbindung erforderlich.

Die Vorteile beginnen bereits beim Materialeinsatz. Da die INDEX R-Baureihe Stangenmaterial verarbeiten kann, ist ein automatisierter Betrieb auch ohne Werkstückhandhabungssystem möglich. Zur automatischen Teileabführung steht ein integriertes Portalabnahmesystem zur Verfügung. Durch die vorder- und rückseitige Komplettbearbeitung mit verschiedenen Zerspanungstechniken ergeben sich kürzere Durchlaufzeiten und ein eindeutiger Stückzeitvorteil. Dr.-Ing. Volker Sellmeier nennt Zahlen: „Wenn wir die für unsere Werkzeughalter typischen Kegelräder mit Modul 1,15 mm und ca. 25 Zähnen von der Stange komplett bearbeiten, erreichen wir mittlerweile eine Stückzeit von unter 3 min. Der Anteil der Verzahnung beträgt dabei rund 30 Sekunden.“

Ideale Lösung für Klein- und Großserien

INDEX spricht mit seiner Verzahnungstechnologie sowohl Lohnfertiger an, die kleine Losgrößen sehr flexibel fertigen müssen, als auch Serienfertiger, die Kegelräder in großen Stückzahlen zu minimalen Kosten produzieren wollen. Die Investition ist gegenüber Spezialmaschinen verhältnismäßig gering. Auch die Verbrauchskosten halten sich in überschaubaren Grenzen, da die Messerköpfe mit austauschbaren Schneidplatten bestückt sind. Dafür ist die Flexibilität hoch: Neben der Stangenbearbeitung, die sich in erster Linie für kleine Stückzahlen anbietet,  empfiehlt es sich für eine Serienfertigung die R-Maschine als reine Verzahnungsmaschine zu nutzen und auf Haupt- und Gegenspindel zeitgleich zu verzahnen. Dr.-Ing. Volker Sellmeier erklärt: „Hierfür ist der Einsatz einer automatisierten Werkstückbe- und entladeeinrichtung notwendig, die die Rohlinge einwechselt und die Fertigteile schonend abführt. Wir bieten einen Vierfachgreifer an, der mit zwei Stationen an Haupt- und Gegenspindel die fertigen Teile abgreift, schwenkt und sie dann mit Rohlingen bestückt. So nutzen wir die Maschine quasi als Doppelspindler und halbieren die Stückzeit.“ Und letzten Endes bleibt die INDEX-„Verzahnungsmaschine“ natürlich auch als Dreh-Fräszentrum vielseitig einsetzbar..

Vorteile des Kegelradabwälzfräsens auf einer INDEX R200/R300

Stückzeitvorteil


Ersatz mehrerer Maschinen durch eine INDEX R200/R300
Bearbeitung von der Stange möglich
Reduzierte Durchlaufzeiten
Werkzeugmagazin mit Geschwisterwerkzeugen
Reduzierte Rüstzeiten, da Werkzeuge über das Magazin eingewechselt werden


Prozessvorteil


Vorder- und Rückseitenbearbeitung
Automatische Teileabführung
Einfache und stabile Spannung bei der Bearbeitung von der Stange
Maschine kann nicht nur Verzahnen, sondern u.a. auch Drehen, Bohren, Fräsen, Gewindeschneiden, Bürsten (Entgraten), Innen-/Außenschleifen und Messen


Qualitätsvorteil


Minimierung von Umspannfehlern
Sehr enge Form- und Lagetoleranzen, erreichbar durch Komplettbearbeitung in einer Aufspannung
Prozesssichere Verzahnungsqualität  von IT5

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