Ruhe im Getriebe Diese Emag-Systeme schleifen in Rekordzeit ideale Zahnflanken

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Der Maschinenbauer Emag verspricht, dass das Zahnflankenschleifen mit mikroskopisch perfekten Oberflächen klappt. Denn mit diesen Schleifmaschinen geht das ...

Bei der Produktion von Bauteilen für Elektroantriebe rückt das Schleifen immer mehr in den Fokus, sagt Emag. Produktionsplaner forderten deshalb neue Schleifmöglichkeiten für perfekte Oberflächen, weil diese auch bei hohen Drehzahlen und Drehmomenten die geforderte Laufruhe garantierten. Und fast alle Automobilhersteller haben 2022 neue Modelle auf den Markt gebracht. Das bedeutet für die Produktionsplanung von OEM und Zulieferunternehmen, dass sie sowohl wachsende Stückzahlen effektiv bewältigen, doch dabei auch eine steigende Qualität garantieren müssen. Denn das hohe Drehmoment des Elektromotors führt direkt zu besonderen Maß- und Oberflächenanforderungen, erklären die Experten von Emag SU aus Italien zu den technischen Konsequenzen.

Die Entwicklung sehe man besonders eindrücklich bei der Zahnflankenbearbeitung von Wellen und Rädern. Hier geht es um exakte Ergebnisse im Mikrometerbereich. Denn zeige das Oberflächenbild der Bauteile auch nur minimale Wellen, könnte es zu Störgeräuschen im Antrieb führen.Wie man ein solches System entwickelt, macht das Beispiel Zahnflankenschleifen mit den Maschinen von Emag SU deutlich. Die Schleifspezialisten haben für dieses Anwendungsfeld etwa die Maschine G 160 in ihrem Portfolio. Dieses Schleifsystem verfügt über ein spezielles Achskonzept, das eben mikroskopisch perfekte Oberflächen erreicht. Gleichzeitig minimiert die Beladetechnik per Roboter die Taktzeiten.

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Exakt mit superkurzen Span-zu-Span-Zeiten schleifen

Wie sich in diesem Extrembereich die Qualität verbessern lässt, führen die Italiener mit einigen von technischen Innovationen vor. Dabei verfügt man etwa über ein großes Angebot an Werkzeugmaschinen, die den kompletten Verzahnungsprozess abdecken. Das Zahnflankenschleifen mit den dazugehörigen Verfahren Wälzschleifen und Profilschleifen bildet dabei einen zentralen Anwendungsbereich.

Kommen wir zum Beispiel Wälzschleifen. Für diesen Schleifprozess gibt es die Emag-SU-Maschine G 160 für Bauteile bis Modul 3 und mit einem maximalen Außendurchmesser von 160 Millimetern. Sie gilt als schnellste Maschine für diesen Job am Markt. Dieses Tempo erreicht das oben bereits angesprochene, innovative Achskonzept mit zwei parallelen Werkstücktischen, die abwechselnd mit hoher Geschwindigkeit (verschleißarme Linearmotoren) zur Schleifscheibe verfahren. Während also ein Bauteil bearbeitet wird, setzt der Beladeroboter einen Bauteilrohling in die andere Spindel ein respektive entlädt zuvor das fertige Bauteil.

Das Zentrieren der Schleifscheibe zum vorverzahnten Werkstück findet dabei hauptzeitparallel direkt auf der Werkstückspindel statt. So genieße man eine Span-zu-Span-Zeit zwischen den Schleifprozessen von nur 1,6 Sekunden – ein enorm kleiner Wert im Vergleich zu Schleifmaschinen mit Rundtischen, wie Emag SU anmerkt. Denn bei den Rundtischmaschinen vergehen unter Umständen bis zu 5 Sekunden für den gleichen Zweck. Dabei muss man auch wissen, dass die eigentliche Schleifzeit bei einem typischen Bauteil wie dem Planetenrad nur rund 10 Sekunden beträgt. Folglich werde der Unterschied bei der Span-zu-Span-Zeit zu einem echten Gamechanger. Denn die Boden-zu-Boden-Zeit sinkt um rund 3 Sekunden ab. Und die Ausbringungsmengen steigen damit massiv an. Für die Planung von großvolumigen Stückzahlen im wachsenden Marktbereich der Elektromobilität ist das ein entscheidender Faktor, wie die Italiener zu bedenken geben.

Erfolgreich geschliffene Jagd auf Geisterfrequenzen

Auf der anderen Seite punktet die Schleiftechnik im Rahmen der G 160 von Emag SU mit perfekten Oberflächenqualitäten, die durch das Achskonzept möglich werden. Hier gibt es etwa im Unterschied zu vielen anderen Wälzschleifmaschinen keine Tangentialachse. Stattdessen „erzeugen“ die vorhandenen Y- und Z-Achsen durch eine simultane Bewegung eine „virtuelle“ Tangentialachse. In der Folge ist der Kontaktpunkt der Schleifscheibe zum Werkstück rund 100 Millimeter näher am Drehpunkt der Schwenkachse, was das Schwingungsverhalten beim Schleifen günstig beeinflusst, wie die italienischen Maschinenbauer erklären. Das Ergebnis spiegle sich in den Oberflächenstrukturen des fertigen Bauteils wider. Denn die oben angesprochenen „Geisterfrequenzen“ im Mikrometerbereich verschwänden fast ganz. Zahlreiche Wellen und Räder im Elektroantriebsstrang profitierten von dieser Qualität.

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