Werkzeuge für Automotive Paul Horn GmbH

Redakteur: Mag. Victoria Sonnenberg

Seit 1969 entwickelt und produziert die Firma Paul Horn GmbH Präzisionswerkzeuge für die unterschiedlichsten Branchen.

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Das Horn-Werkzeugprogramm umfasst Wälzschälwerkzeuge zum produktiven Herstellen von Innenverzahnungen, Steckverzahnungen und anderen Innenprofilen sowie von Außenverzahnungen mit 
Störkanten.
Das Horn-Werkzeugprogramm umfasst Wälzschälwerkzeuge zum produktiven Herstellen von Innenverzahnungen, Steckverzahnungen und anderen Innenprofilen sowie von Außenverzahnungen mit 
Störkanten.
(Bild: Horn/Sauermann)

Welche Anforderungen stellt die Branche an Werkzeughersteller?

  • Menschen, die heutzutage vor dem Autokauf stehen, müssen sich nicht wie früher die Frage stellen, ob Diesel oder Benziner. Sondern sie haben eine Vielzahl an Auswahlmöglichkeiten, was das Antriebskonzept betrifft.
  • Eine der innovativsten Branchen benötigt innovative Präzisions- und Hochleistungswerkzeuge sowie Zerspanungslösungen. Themen wie Elektromobilität und hybride Antriebe bewegen Kunden, Hersteller und Lieferanten gleichermaßen. Dazu braucht es auch den Ideenreichtum und das Know-how der Werkzeughersteller.
  • Sie müssen flexibel sein, präzise und schnell reagieren sowie kundenspezifische Sonderlösungen anbieten können. Nur so können sie mit der schnellen Entwicklung der Branche Schritt halten. Denn was heute modern ist, kann morgen schon Technik von gestern sein.

Welche Anforderungen werden konkret an Werkzeuge gestellt?

  • In einem modernen Auto gibt es für die zerspanende Industrie viel zu tun: Motorenbauteile, Getriebe, Achsbauteile und Aluminiumräder sind nur einige Komponenten, die spanend bearbeitet sind.
  • Dazu gehört auch der Einsatz moderner Werkstoffe für den Leichtbau, der die Werkzeughersteller immer wieder vor die nächste Herausforderung stellt. Composite-Materialien wie CFK und GFK oder neue Legierungen erfordern es, neue Substrate und Beschichtungen zu entwickeln und weiterzudenken.
  • So hat beim Drehen von Alurädern der polykristalline Diamant (PKD) den Schneidstoff Hartmetall abgelöst. Die Standzeit von PKD ist bei ähnlichen Bearbeitungsparametern erheblich länger. Das verbessert die Maßhaltigkeit der Werkstücke und die Prozesssicherheit. Die präzisionsgeschliffene PKD-Schneide erzeugt eine glänzende Oberfläche beispielsweise auf einer Felge und erhöht den optischen Eindruck des Fahrzeugs. Verzahnungen spielen bei jeder Antriebsvariante eine wichtige Rolle, wie u. a. Planetengetrieben.

Wo sind Sie besonders stark vertreten?

Grundsätzlich ist Horn im gesamten Antriebsstrang stark mit seinen Präzisionswerkzeugen vertreten.

  • Ein konkretes Beispiel ist die Bearbeitung von Kugellaufbahnen homokinetischer Gelenke. Das Herzstück sind die Kugeln, die sich in präzise gefrästen Kugellaufbahnen abrollen.
  • Die Kugellaufbahnen weisen eine sehr geringe Fertigungstoleranz und eine hohe zu erreichende Oberflächengüte auf.
  • Die Werkzeuge des Typs SX sind vier- oder fünfschneidig ausgeführt. Die Bahnen werden in das noch weiche Bauteil gefräst. Der Härteverzug der induktiv gehärteten Kugellaufbahnen ist in dem vorgehaltenen Profil des Werkzeugs verrechnet.
  • Das elliptische Schneidenprofil wird bei Horn in einer Formtoleranz unter 0,005 Millimeter geschliffen. Die geforderte mikrometergenaue Bahnkontur wird somit erst nach der Wärmebehandlung erreicht.

Weitere Anwendungen

Turbolader

  • Diese kommen oft zur Effizienzsteigerung zum Einsatz und bestehen zumeist aus hochwarmfesten und schwer zu zerspanenden Materialien. Auch durch Hybridisierung erfolgt eine Effizienzsteigerung von Verbrennungsmotoren. Grundsätzlich ist es sinnvoll zu prüfen, ob man durch kundenspezifische Sonderwerkzeuge Leistungssprünge im Herstellungsprozess erreicht. Auch neue
  • Möglichkeiten der Zerspanung wie z. B. Wälzschälen kommen dabei zum Tragen.
  • Das Verfahren zur Herstellung von Verzahnungen ist seit über 100 Jahren bekannt. Eine breitere Anwendung findet es aber erst, seit Bearbeitungszentren und Universalmaschinen mit voll synchronisierten Spindeln und verfahrensoptimierter Software die Anwendung dieser hochkomplexen Technologie ermöglichen. Jedoch ist hierbei festzuhalten, dass dies keine reine Lösung für Elektromobilität ist, sondern eine breite Anwendung auch im Bereich Aerospace u. v. m. findet.

Aluminiumräder-Rohlinge

  • Für die Herstellung kommen, je nach Qualität und Preisklasse, grundsätzlich drei Verfahren zum Einsatz: Flow-Forming (Zylinderdrückwalzen), Schmieden und der Guss.
  • Alle Verfahren erfordern jedoch nach der Formgebung beziehungsweise Urform eine zerspanende Bearbeitung. Die geforderten Toleranzen von der Nabe zum Lochkreis sowie im Rund- und Planlauf können nur so eingehalten werden.
  • Des Weiteren stellt die Automobilindustrie hohe Anforderungen an die Oberflächengüte, welche auch als Designmerkmal des Rades gilt. Die Rohlinge der drei Fertigungsverfahren weisen beim Zerspanen unterschiedliche Eigenschaften auf.
  • Flow-Form-Räder neigen durch die teils sehr geringen Wandstärken des Felgenbettes zum Schwingen. Um diese Schwingungen zu vermeiden, ist eine für den Rohling angepasste Schnittaufteilung einzustellen. Schmiederäder haben ein von Gussrädern stark abweichendes Zerspanungsverhalten. Sie neigen zu langen Spänen und haben ein prozessbedingt höheres Aufmaß als Gusslegierungen.
  • Die Festigkeit der Schmiederäder ist höher als bei Gussrädern, was den Leistungsbedarf der Maschine ansteigen lässt und höhere Anforderungen an die Werkzeugschneide stellt. Sind Schmiederäder dann noch besonders dünnwandig, ist die Anforderung an die Zerspanung besonders hoch.

Homokinetische Gelenke

  • In jedem Automobil kommen sie zum Einsatz: homokinetische Gelenke, oder auch Gleichlaufgelenke genannt.
  • Das Gelenk dient zur gleichmäßigen Übertragung des Drehmoments und der Winkelgeschwindigkeit von der Antriebswelle auf eine dazu im Winkel angebrachte zweite Welle. Gleichlaufgelenke übertragen die Drehbewegung gleichförmig auf die nächste Welle. Die größte Verbreitung haben die Gelenke im Fahrzeugbau bei der Kraftübertragung vom Getriebe zu den Antriebsrädern. Gleichlaufgelenke können Drehbewegungen bis zu einem Winkel von bis zu 50 Grad übertragen.
  • Neben Kugel-Festgelenken kommen auch Gleichlauf-Verschiebegelenke zum Einsatz. Sie ermöglichen neben der Winkelbewegung auch eine Axialbewegung, damit die Kraftübertragung beim Einlenken oder Federbewegungen der Räder nicht unterbrochen wird.

Welche Werkzeuge kommen noch zum Einsatz?

Horn-Werkzeugsystem SX

  • Das Werkzeugsystem SX ist ein Frässystem mit Wechselkopf für das Kugelbahnfräsen.
  • Der Schneidenkopf ist über ein stabiles Gewinde mit der Anlagefläche des Werkzeuggrundkörpers verbunden.
  • Diese Schnittstelle bringt: hohe Stabilität durch das großzügige Passgewinde, eine breite Abstützung durch die große Anlagefläche sowie eine präzise Wechselgenauigkeit, die sich immer in der Mitte des Toleranzfeldes einstellt.
  • Darüber hinaus gestaltet sich der Wechsel des Schneidkopfes einfach und bedienerfreundlich.

Wälzschälen

  • Das Horn-Werkzeugprogramm umfasst Wälzschälwerkzeuge zum produktiven Herstellen von Innenverzahnungen, Steckverzahnungen und anderen Innenprofilen sowie von Außenverzahnungen mit Störkanten.
  • Die wichtigsten Vorteile des Wälzschälens bei diesen Anwendungen sind die deutlich kürzeren Prozesszeiten im Vergleich zum Verzahnungsstoßen, der Einsatz auf optimierten Dreh-Fräszentren, das Drehen und Verzahnen in einer Aufspannung und der Verzicht auf Freistiche am Verzahnungsende.
  • Die Wälzschälwerkzeuge sind zum Verzahnen mittlerer bis großer Lose konzipiert. Dabei wird jedes Werkzeug individuell dem Einsatz und dem zu bearbeitenden Werkstoff angepasst, wobei sich die unterschiedlichen Werkzeugschnittstellen an der Zähnezahl und Modulgröße orientieren.

Stechsystem 229

  • Damit werden Kegelflächen an unterschiedlichen Schiebemuffen hergestellt, die in Getrieben zum Einsatz kommen.
  • Besonders die geforderte hohe Maßgenauigkeit und Oberflächengüte an diesem Bauteil zeigen die Eigenschaften dieses Präzisionswerkzeuges.
  • Des Weiteren sorgen hohe Standzeiten und die geringe Bearbeitungszeit der Werkstücke für spürbare Vorteile beim Kunden.
  • Das Einstech- und Längsdrehsystem 229 gibt es in den unterschiedlichsten Varianten. Bei der Aluminiumradbearbeitung kommen beispielsweise PKD-Ausführungen zum Einsatz.

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