Höhere Produktivität durch Komplettbearbeitung
Als Kriterium für die Leistungsfähigkeit von Fertigungsprozessen hat sich bei der Kostenbetrachtung die Länge der jeweiligen Bearbeitungszeit pro Maschine etabliert. Grundsätzlich gilt hierfür: Je kürzer die Hauptzeit, umso effizienter die Bearbeitung.
Doch keine Regel ohne Ausnahme. Durch den Einsatz von multifunktionalen Hochleistungswerkzeugen kann sich beispielsweise die Bearbeitung auf einer Maschine verlängern, betrachtet man aber die Kosten des gesamten Prozesses, ergeben sich erhebliche Einsparungen.
Das gilt auch für ein von LMT Fette gemeinsam mit dem Maschinenhersteller Liebherr-Verzahntechnik entwickeltes Verzahnungssystem. Durch die Integration von Werkzeugen für mehrere Bearbeitungsschritte können Anwender Zahnräder in einer Aufspannung einbaufertig produzieren. Dadurch sinken die Stückkosten deutlich und die Produktivität steigt, weil aufwändige Rüst-, Einstell- und Umspannzeiten entfallen.
Die Laufruhe, Energieeffizienz und Lebensdauer moderner Getriebe hängt entscheidend von der Qualität der Zahnräder ab. Entsprechend aufwändig ist deren Herstellung - zum Beispiel mit einem Wälzfräser.
Bei der Produktion von außenverzahnten Zahnrädern hat sich die Bearbeitung mit einem Wälzfräser als äußerst wirtschaftliches Verfahren etabliert. Allerdings mussten Hersteller bislang in der Regel die einzelnen Arbeitsgänge Vorverzahnen, Entgraten und Feinbearbeitung mit verschiedenen Werkzeugen und teilweise auf mehreren Maschinen ausführen.
Mit der Frage, ob es nicht möglich sei, diese Arbeitsschritte durch ein entsprechendes Werkzeugsystem zu kombinieren, kam Dr. Oliver Winkel, Leiter der Anwendungstechnik Verzahnen beim Maschinenhersteller Liebherr, auf LMT Fette in Schwarzenbek zu.
„In Gesprächen mit unseren Kunden hatten wir festgestellt, dass sich durch die Verzahnungsbearbeitung in einer Aufspannung die Gesamtbearbeitungszeit deutlich verkürzen ließe“, erinnert sich Oliver Winkel.
„Maschinenseitig hatten wir mit unseren Wälzfräsmaschinen der Baureihe LC und einer neuen Steuerungssoftware die Möglichkeit, die erforderlichen Bewegungen umzusetzen. Die präzise Realisierung komplexer Werkzeugbahnen und deren Kopplung an die Werkstückdrehung sahen wir als Wettbewerbsvorteil an. Was fehlte, um diesen Vorteil zu nutzen, war das entsprechende Werkzeug.“
Innovation im Doppelpass
Die Spezialisten von LMT waren für diese Anfrage die richtigen Ansprechpartner. Bereits Ende 2003 hatte das Unternehmen mit dem Chamfer Cut ein Entgratwerkzeug entwickelt, das mit einem Wälzfräser kombiniert werden konnte und mit dem es möglich war, die Stirnkanten der Zahnräder in einer Aufspannung zu entgraten.
Allerdings war es zu diesem Zeitpunkt wegen der begrenzten Software und Steuerungsmöglichkeiten noch nicht möglich, diese Anfasfräser industriell einzusetzen. Die Liebherr-Wälzfräsmaschinen waren die ersten, mit denen die Positionierung und Kopplung von Werkzeug und Werkstück entsprechend präzise gesteuert werden konnte.
Auf dem Weg zum Industriestandard
An der Integration der bisher getrennten Bearbeitungsschritte wird die Innovationsleistung besonders deutlich.
Oliver Winkel von Liebherr erläutert: „In den ersten Verkaufsgesprächen sahen viele Kunden zunächst vor allem die längeren Hauptzeiten und die höheren Werkzeugkosten. Hier mussten wir dann immer erklären, welche der folgenden Bearbeitungsschritte, Maschinen und Werkzeuge sie durch die Investition in die neue Technik einsparen.“
Neben den Einsparpotenzialen eliminierten Liebherr und LMT Fette mit dem neuen Werkzeugsystem auch erstmals den bisher verfahrensbedingten Nachteil der Verschränkung beim Wälzfräsen gegenüber dem Schaben. Eine Leistung, die in der Fachwelt anerkannt wird.
Mittlerweile hat sich das neue Werkzeugsystem in der Praxis bewährt. Durch die kundenspezifische Auslegung ist es beispielsweise möglich, die Eingriffswinkel des Systems gezielt zu verändern, um die Verschränkungen der Zähne vollständig zu kompensieren beziehungsweise eine gezielte Verschränkung zu erzeugen.
Vor allem Kunden, die hochwertige Bauteile produzieren, verlangen von den Werkzeugmaschinenherstellern noch höhere Flexibilität und immer komplexere Bewegungsprofile. Damit steigen auch die Anforderungen an die Werkzeuge.