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Verzahnungsschleifen Der richtige Schliff verlängert das Leben von Getrieben

Autor / Redakteur: Stefan Bohr / Peter Königsreuther

Beim Schleifen kommt es auf die Kombination aus Korn, Bindungssystem und Porosität an, sagen die Experten. Viele positive Auswirkungen bringt aber ein durchdachter Mix aus diesen Parametern beim Verzahnungsschleifen.

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Will man wärmeempfindlichen Werkstoffen den letzten Schliff geben, wie etwa hier bei einer Verzahnungsanwendung, geschieht das durch die freischneidenden Eigenschaften des Quantum-Schleifkorns besonders wirtschaftlich.
Will man wärmeempfindlichen Werkstoffen den letzten Schliff geben, wie etwa hier bei einer Verzahnungsanwendung, geschieht das durch die freischneidenden Eigenschaften des Quantum-Schleifkorns besonders wirtschaftlich.
(Bild: Saint Gobain Abrasives)

Seit den ersten Holzzahnrädern im alten Ägypten oder dem kalendarisch-astronomischen Rechenmechanismus von Antikythera aus der Antike hat sich einiges getan. Zahnräder sind nach wie vor Hightechkomponenten im Getriebebau. Die Anforderung an diese dynamisch wälzbelasteten Teile sind heute noch wesentlich höher: Sie müssen – trotz mitunter sehr harter respektive schwer schleifbarer Materialien – so gefertigt werden, dass sie etwa extrem präzise, geräuscharm und langlebig sind. Das soll auch noch so kosteneffizient und nachhaltig wie möglich sein.

Mit ihren Eigenschaften erhöhen sie die Maschinen- und Fahrzeugeffizienz, senken den Energieverbrauch und helfen dabei mit, den Schadstoff- und Geräuschemissionen zu minimieren. Zahnräder zählen also zu den wichtigsten Maschinenelementen, wenn es um die Kräfteübertragung geht.

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Ohne die mit ihnen aufgebauten, unzähligen Getriebearten, stünden im privaten Alltag und in der Industrie die „Räder“ still. In der Getriebeherstellung steigen die Anforderungen an die Qualität von Verzahnungen aber stetig an. Immer engere Toleranzen, höhere Profilgenauigkeiten und verbesserte Oberflächengüten sind für Hightech-Anwendungen in Muss.

Facettenreiche Kombinationsplattform

Um optimale Oberflächenrauheiten, sehr gute Form- und Maßgenauigkeiten sowie belastbare Randzonen des Zahnrads herzustellen, bedarf es qualitativ hochwertiger Schleif- und Abrichtmethoden, die Saint-Gobain Abrasives als Schleifmittelhersteller erarbeiten kann, und die sich dabei stets im Wirkungskreis zwischen technischer Herausforderung, Machbarkeit und Effizienzsteigerung bewegen. Das begleitende Engineering, wie etwa die anwendungsspezifische Produktberatung mit adäquater Anpassung des Schleifsystems an die individuelle Kundenanforderung, ist dabei der Schlüssel zum Erfolg.

Mit Norton-Xtrimium steht etwa eine technische Plattform bereit, aus der hochpräzise Schleifwerkzeuge für Getriebebauteile kombiniert werden können. So wird aus der ganzheitlichen Prozessbetrachtung – etwa aus der Kenntnis über die anwenderspezifischen Gegebenheiten beziehungsweise der Herausforderungen seitens der Werkstückeigenschaften (Material und Aufmaße), über die Maschinenausstattung sowie den Produktionszielen – die passende Schleiflösung entwickelt.

Dazu sind für Norton-Xtrimium die notwendigen Norton-Korn- und -Bindungstechnologien, wie etwa Quantum, Vitrium 3, Altos und Vortex 2, et cetera, verfügbar, die je nach Anforderung miteinander kombiniert werden können. Aus der umfassenden Palette an Möglichkeiten und der Bestimmung der Schleifeigenschaften, den Prozessparametern und der Abrichtstrategie erhält der Anwender dann genau das, was er braucht.

So bestimmt die Vielfalt das optimal Machbare. Denn jedes beinhaltete Schleifkorn (keramische Sinterkorunde, Schmelz- und Stäbchenkorunde), jede Bindung und jede Porentechnologie beeinflusst die spezifische Schleifenergie, die Aggressivität beziehungsweise den Spanbildungsprozess, den Selbstschärfeffekt sowie die mögliche Spandicke und damit die Oberflächenrauigkeit, das maximale Zerspanvolumen, den Verschleiß und die Lebensdauer des Werkzeugs. Darüber hinaus lässt sich außerdem das Schleifverhalten durch eine angepasste Abrichtstrategie verbessern.

„Halbzeit“ für die Zahnradbearbeitung

Die gewonnenen Spezifikationen garantieren das maximale Zerspanungsvolumen dabei bis zum Abspanndurchmesser, sie sorgen für einen gefügeschonenden Materialabtrag, führen zu einer sehr hohe Formstabilität und garantieren einen kühlen Schliff und feinste Oberflächen – so zum Beispiel im Falle des Profilschleifens eines Zahnradmoduls mit 15 Zähnen und einer Zahnbreite von über 350 mm. Das speziell an die Applikation angepasste Norton-Xtrimium-Werkzeug mit „Quantum-X-Technologie“ reduziert im Vergleich zu einem Schleifwerkzeuge, das aus dem normalen Marktumfeld stammt, die Schleifzeit um 40 %. Außerdem minimiert es die Leistungsaufnahme um 20 % und übertrifft die geforderte Oberflächengüte von Ra = 0,4 µm mit Ra = 0,3 µm deutlich. Unterm Strich sinken die Kosten für ein damit bearbeitetes Zahnrad im Idealfall um 50 %. MM

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