Superfinish-Technologie Superfinishen reduziert Laufgeräusche

Mit der Verbreitung von E-Fahrzeugen gewinnt das Thema Laufruhe an Bedeutung. Damit steigt auch die Nachfrage nach der Superfinish-Technologie. So auch beim Automobilzulieferer ZF, der ein Superfinishzentrum von der Nagel Maschinen- und Werkzeugfabrik GmbH für E-Getriebewellen einsetzt.

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„Wir stellen fest, dass die Nachfrage nach unserer Superfinish-Technologie mit dem Trend zur E-Mobilität keineswegs nachlässt, im Gegenteil“, erklärt Christian Feuchter, technischer Verkauf bei Nagel. „Die typischen Werkstücke für Verbrennungsmotoren werden zwar weniger, dafür die der E-Antriebe mehr, insbesondere Getriebe- und Rotorwellen. Gleichzeitig nehmen auch die Anforderungen an die Bearbeitung zu. Weitere Bauteile sind unabhängig von der Art des Antriebs ebenfalls im Kommen, dazu gehören z. B. Lenkzahnstangen- und -muttern.“ Der Automobilzulieferer ZF Friedrichshafen AG am Standardort Thyrnau bei Passau, wo unter anderem Getriebewellen für E-Fahrzeuge produziert werden, bestätigt den Trend: Finishen ist im Bereich der E-Mobilität ein vermehrt benötigter Fertigungsprozess. Ziel ist es, den Traganteil an den Werkstücken zu erhöhen und die Kurzwelligkeit zu verringern.

E-Antriebe erzeugen, anders als Verbrennungsmotoren, Betriebsgeräusche mit einem sehr niedrigen Pegel. Dafür werden die umliegenden Lagerstellen mit einem Male durch ein Surren hörbar. Die Ursachen sind die Welligkeiten der Lagerzapfen, welche die Vor-prozesse Drehen und Schleifen zwangsläufig hinterlassen. Wo sich Bauteile auf diese Weise Gehör verschaffen, sind auch die Reibungen bzw. Verluste höher. Ein weiterer unerwünschter Nebeneffekt. Die Konsequenz daraus: Die Antriebshersteller setzen ihre Qualitätsanforderungen für die Formgenauigkeiten und Oberflächengüten nach oben. Schließlich sollen die Fahrzeuge flüsterleise über die Straßen rollen, ohne dass sich Passanten über seltsame Töne wundern. Vor diesem Hintergrund wird das Superfinishen zu einer Schlüsseltechnologie in den Produktionsketten der E-Antriebskomponenten. Denn nur diese Art der Feinstbearbeitung ist in der Lage, die Welligkeiten zu beseitigen.

Als sich bei ZF in Thyrnau abzeichnete, dass der Bedarf an Superfinish-Kapazitäten immer mehr zunimmt, entschied sich das Unternehmen für die Anschaffung eines neuen Superfinish-Zentrums. Die Wahl fiel auf eine Maschine des Typs NaShaft Eco 612 von Nagel. „Diese Anlage erwies sich als das beste System für unseren Anwendungsfall“, erklärt der zuständige Prozessplaner vor Ort. „Sie wird von einem Portallader durch die Dachluke beladen und soll zu einem späteren Zeitpunkt voll in eine Bandverkettung inte-griert werden“, skizziert er das Automationskonzept.

ZF setzt die NaShaft Eco 612 für unterschiedliche Getriebewellen mit Baulängen von 150 bis 380 mit Lagerzapfen im Bereich D = 30 bis 60 Millimeter ein. Die Spannung erfolgt zwischen Spitzen. Nach dem Schleifen liegen die Werte für die Zylinderform und die Oberflächengüte bei rund 8 Mikrometer und Rz 2.5 Mikrometer. Die Zielvorgaben für das Superfinishen betragen < 5 Mikrometer und Rz <0,7 Mikrometer. Nagel entwickelte für diese Aufgabe einen Hybrid-Prozesses. Christian Feuchter: „Es gibt eine Stein- und eine Bandbearbeitung. Der Steinprozess sorgt für eine Verbesserung der Welligkeit auf den Lagerzapfen, er optimiert also die Zylinderform bzw. die Formgenauigkeit. Der anschließende Bandprozess verbessert die Oberflächenqualität.“

Flexibilität und Modularität sind entscheidend

Das NaShaft Eco-Finishzentrum ist mit vier Finishmodulen ausgestattet. Die zu bearbeitenden Wellen verfügen über zwei Lagerstellen. Demzufolge können beide Lagerzapfen simultan bearbeitet werden, zunächst im Stein-, anschließend im Bandprozess. Die reine Bearbeitungszeit für eine Welle beträgt 15 Sekunden. „Unser Superfinish-Zentrum erfüllt damit alle Qualitäts- und Produktivitätsvorgaben des Anwenders. Das Anwendungsbeispiel ist ein Beleg dafür, dass Flexibilität und ein modularer Aufbau wichtige Kriterien sind. Um hohen Qualitätsanforderungen gerecht zu werden, sind nicht immer hohe Lastenheftanforderungen notwendig“, resümiert Christian Feuchter.

Kurze Lieferzeiten realisierbar

Aber es gibt noch weitere Vorteile: Der modulare Aufbau geht mit der Verwendung von Standardkomponenten einher, folglich sind für die Maschinen der NaShaft-Baureihe kurze Lieferzeiten realisierbar. Ferner kann der Anwender die Anlagen jederzeit mit einer anderen Ausstattung versehen und auf veränderte Marktverhältnisse anpassen. Somit ist eine hohe Weiterverwendbarkeit – ready to reuse – garantiert. Außerdem ist laut Nagel der Energieverbrauch der Anlagen vergleichsweise gering. In Zeiten stetig steigender Energiekosten und der Forderung nach einer möglichst nachhaltigen Produktion ist dies für viele Betriebe ein wichtiges Entscheidungskriterium.

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