Superfinish-Bearbeitung sorgt für reibungslose Abläufe in Wälzlagern

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AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

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Die Herausforderung für das Verfahren und damit letztlich für die Maschine oder deren Baugruppen liegt darin, die vom Kunden gewünschte Qualität reproduzierbar auf die Lagerkomponenten – Wälzkörper, Innen- und Außenring – zu übertragen. Dazu kommen maschinelle Kriterien wie einfache Maschinenbedienung, Auf- und Nachrüstbarkeit sowie schnelle Rüstvorgänge für eine effiziente Fertigung kleiner Losgrößen.

Um diese vielfältigen Anforderungen abzudecken, hat Supfina in enger Zusammenarbeit mit Kunden ein modulares Maschinenkonzept entwickelt (Bild 3). Das Ergebnis wird auf der EMO Hannover 2011 präsentiert: die Maschinenbaureihe Supfina Race.

Modulares Maschinenkonzept kombiniert verschiedene Prozesse

Dieses Maschinenkonzept basiert auf vier unterschiedlichen Bearbeitungsmodulen, die in einer Maschine miteinander kombiniert werden können: auf Kreis- und Linearschwingersystemen für die Laufbahnbearbeitung, auf Bandfinisheinheiten für Außendurchmesser, Borde und Stirnflächen sowie auf Topfscheibenspindeln für die Flanschbearbeitung. Genauso viel Flexibilität bieten die Werkstückspann- und -zentriermodule inklusive des Werkstückantriebs.

Bei Umstellung von Werkstückserien lassen sich die Spann- und Zentriersysteme schnell und fast ohne Wechselteile umrüsten. Die integrierte Beladeeinheit ist flexibel in kurzer Zeit auf unterschiedliche Werkstückabmessungen einstellbar. Wegen des Modulkonzepts und der NC-gesteuerten Verstellachsen werden Rüstzeiten unter 15 min erzielt (Bild 4).

Starke Schwinger für die Oberflächen-Feinstbearbeitung zentral

Das Anwendungsspektrum der Maschinenbaureihe umfasst auch Wälzkörper, die in hochbelasteten Lagern üblicherweise als Tonnen-, Axialpendel-, Zylinder- oder Kegelrollen zur Anwendung kommen. Für diese Werkstücke enthält der Modulbaukasten nicht nur spitzenlose Aufnahmen, sondern ermöglicht auch eine Zentrierung zwischen Spitzen.

Zentrale Bedeutung bei der Superfinish-Bearbeitung haben leistungsstarke Schwinger oder Schwingsysteme, die hohe Oszillationsfrequenzen bis 50 Hz und Amplituden bis ±3 mm erreichen. Sie ermöglichen einen hohen Werkstoffabtrag in kurzer Zeit. So können im zweistufigen Superfinish-Verfahren plateaubetonte Oberflächen mit definiertem Kreuzschliff und hohem Traganteil formoptimiert hergestellt werden.

Gezielt gesteuerter Werkstoffabtrag gleicht Geometriefehler aus

Neue Bearbeitungsmöglichkeiten vor allem bei großen Wälzlagerringen eröffnet der gezielt gesteuerte Werkstoffabtrag. Die Basis dafür bilden NC-Achsen und eine speziell entwickelte Software. Kommen die Werkstücke mit Geometriefehlern aus der Vorbearbeitung, eignet sich die Maschinenbaureihe für Nachbesserungsarbeiten. So besteht die Möglichkeit, Laufbahnen mit zu großer Zylinderformabweichung zu begradigen. Ein vom Sollwert abweichender Radius am Innenring eines Pendelrollenlagers kann wieder ins rechte Maß gebracht werden. Üblicherweise führen Geometriefehler aus der Vorbearbeitung zu einer aufwendigen Nachbearbeitung oder gar zur Verschrottung der teuren Komponenten.

Mit der Weiterentwicklung des Superfinish-Verfahrens geht auch die Optimierung der mechanischen und elektrischen Maschinenkomponenten einher. In diesem Zusammenhang hat sich die Superfinish-Bearbeitung von einem formfolgenden Prozess zu einem Verfahren entwickelt, das die Endqualität in jeder Hinsicht verbessert. Daraus ergeben sich für den Anwender weitere Optimierungsmöglichkeiten, die auch auf die Prozesskette positiven Einfluss haben.

Oberflächen-Feinstbearbeitung kann ganze Verfahrensschritte einsparen

So ist es häufig ohne Weiteres möglich, die Taktzeit und damit die Qualität des vorgeschalteten Bearbeitungsschrittes zu reduzieren, ohne das Endresultat zu beeinträchtigen. In vielen Anwendungsfällen gelingt es auch, komplette Verfahrensschritte einzusparen. Daraus resultieren nicht nur positive Effekte bei den Investitionskosten für die Hartbearbeitung der Ringe und Rollen, sondern auch zeitliche „Quantensprünge“ bei der Rüstzeitreduzierung – bezogen auf die Gesamtlinie.

In der modernen Wälzlagerindustrie sind Umweltschutz und Nachhaltigkeit nicht nur Schlagwörter, sondern oftmals auch Unternehmensziele. Bei den Endkunden schlägt sich diese Zielsetzung in puncto Langlebigkeit und Energieeffizienz von Antrieben und Motoren nieder.

Ein Vorreiter ist in dieser Hinsicht der Wälzlagerhersteller SKF, der schon im Jahr 2005 mit der Kampagne Beyond Zero das Ziel einer nicht nur ausgeglichenen, sondern sogar positiven Energiebilanz für das Gesamtunternehmen und seine Produkte definiert hat. Aber auch in der Wälzlagerfertigung selbst, wo energieintensive und teilweise umweltschädliche Prozesse durch Superfinish-Bearbeitung ersetzt werden, findet man dafür Beispiele.

Mehr über die Messe EMO 2011 in Hannover

* Karl-Heinz Richber ist Verkaufsleiter im Bereich Wälzlagerindustrie bei der Supfina Grieshaber GmbH & Co. KG in 77709 Wolfach

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