Startseite » Allgemein »

Schneller zum Gewinde

Gewindewerkzeugaufnahme ermöglicht deutlich kürzere Bearbeitungszeiten
Schneller zum Gewinde

Schneller zum Gewinde
Werkzeugaufnahme Speedsynchro-Modular. Bild: Emuge
Der Werkzeugmaschinenhersteller Grob bietet Maßnahmenpakete zur Energieeffizienz an, die neben der Effizienz auch der Wirtschaftlichkeit Rechnung tragen. Gerade im Systemgeschäft lassen sich dadurch Einsparungen erzielen. Zudem spielt die Prozess- und Taktzeitoptimierung im Systemmaschinenbereich bei hohen Losgrößen eine große Rolle, z. B. bei Gewinden für den automobilen Antriebsstrang.

In der Automobilindustrie haben Schraubverbindungen im Antriebsstrang eine lange Geschichte und sind nach wie vor Stand der Technik. In den Aggregate-Werken der OEMs werden täglich Millionen von Gewinden geschnitten und geformt. Bei dieser enormen Menge birgt natürlich jede kleine Verbesserung ein enormes Potenzial. Zielen wie Energieeffizienz und Produktivitätssteigerungen kann somit gedient werden.

Viele Ansatzpunkte, wie die Steigerung der Schnittparameter und komplett neue Abläufe wurden bereits erfolgreich in die Bearbeitungsprozesse implementiert. In vielen Punkten wie der Genauigkeit und der Dynamik stößt man aber ab einem gewissen Punkt an die Grenzen der Physik. Optimierungen sind demnach nicht mehr ausreichend. Eine andere Technologie muss zum Einsatz gebracht werden.

Im Fall des Gewindeschneidens beschränkt zum Beispiel die Dynamik der Motorspindel die Bearbeitungszeiten. Selbst wenn die Spindel in Sekundenbruchteilen die Nenndrehzahl erreicht, ist dies für weitere Verbesserungen nicht ausreichend. Die Lösung, die von Emuge hierzu erdacht und von Grob bereits erfolgreich in die Werkzeugmaschinen verbaut wurde, ist die Gewindewerkzeugaufnahme Speedsynchro Modular.

Die Werkzeugaufnahme ist dabei sowohl für Gewindebohrer als auch für Gewindeformer ausgelegt. Als Besonderheit kombiniert die Aufnahme ein integriertes Übersetzungsgetriebe ins Schnelle und einen patentierten Minimallängenausgleich zur Reduzierung von Axialkräften bei der Gewindebearbeitung. Der Speedsynchro ist für Anwendungen mit Nass- und Minimalmengenschmierung konzipiert. Entsprechende Einstellschrauben für innen- und außenzentrierte Gewindewerkzeuge und passende HSK-Übergabeelemente ermöglichen eine flexible Anpassung an die Einsatzbedingungen in der Produktion.

Mit der Aufnahme werden Reduzierungen bei der Bearbeitungszeit, des Energieverbrauchs und bei den Axialkräften an den Gewindewerkzeugflanken erreicht.

Reduzierung der Bearbeitungszeit

Die Gewindewerkzeugaufnahme wird zur Herstellung von Gewinden im sogenannten Synchronzyklus verwendet. Der Synchronzyklus bedeutet, dass die Spindeldrehbewegung und die Spindelvorschubbewegung hochgenau aufeinander abgestimmt sind. Die Abstimmung der beiden Bewegungen erfolgt permanent durch einen Regelkreis der Maschinensteuerung.

Moderne Werkzeugmaschinen sind aber bei der Gewindeherstellung im Regelungsverhalten durch Spindelvorschub und -drehzahl begrenzt. Ab einer bestimmten Drehzahl, die abhängig von der Maschinenausführung ist, wird die tatsächlich programmierte Schnittgeschwindigkeit vom Gewindewerkzeug nicht mehr erreicht. Dieses Manko lässt sich mit dem Speedsynchro lösen. Zum einen ermöglicht es die gewünschte hohe Schnittgeschwindigkeit des Werkzeugs durch die Übersetzung ins Schnelle. Zum anderen kann die Maschinenspindel in jenem unkritischen Drehzahlbereich betrieben werden, in dem das Regelungsverhalten der Aufnahme noch perfekt funktioniert. Dadurch ergibt sich eine deutliche Taktzeitreduzierung des Gewindeprozesses.

Die Taktzeiteinsparung ist abhängig von der möglichen Schnittgeschwindigkeit des Gewindewerkzeuges unter den vorhandenen Einsatzbedingungen. Im vorliegenden Beispiel für die Bearbeitung von 15 Gewinden M6 werden bei einer Werkzeugdrehzahl von 4000 U/min 33 % an Taktzeit im Vergleich zur Bearbeitung mit der reinen synchronen Bearbeitung eingespart. Ermöglicht wird dies, indem die Spindeldrehzahl um den Faktor 4,412 des Übersetzungsgetriebes reduziert wird und der Vorschub pro Umdrehung der Maschinenspindel um den Faktor 4,412 multipliziert wird.

Welche Einsparung durch die Gewindewerkzeugaufnahme mit einem vorhandenen Bearbeitungszentrum erzielt wird, kann durch eine einfache Simulation des Bearbeitungsprozesses mit den oben beschriebenen Veränderungen der Drehzahl- und Vorschubparameter im CNC-Programm durchgeführt werden.

Reduzierung des
Energieverbrauchs

Für den Energieverbrauch bei der Gewindeherstellung ist im Wesentlichen die notwendige Drehzahl der Maschinenspindel ausschlaggebend. Mit zunehmender Drehzahl spielt das erforderliche Drehmoment zur eigentlichen Gewindeherstellung kaum mehr eine Rolle. Die Energieeinsparung ist also praktisch unabhängig von der zu bearbeitenden Gewindegröße und wird fast ausschließlich von der erforderlichen Spindeldrehzahl bestimmt. Der Hauptenergieverbrauch erfolgt dabei in den Beschleunigungs- und Abbremsvorgängen der Maschinenspindel. Zusammen mit der Reduzierung des Energieverbrauchs aufgrund der um 33 % kürzeren Bearbeitungszeit, ergibt sich für das Bearbeitungszentrum eine enorme Energieeinsparung. Die gesamte Produktivitätssteigerung ist noch höher zu beziffern, wobei schon allein der Umweltgedanke überzeugt.

Reduzierung der Axialkräfte an den Flanken

Bei der synchronen Gewindebearbeitung mit starren Werkzeughaltern entstehen Axialkäfte, die sich negativ auf die Gewindequalität und die Standzeit der Gewindewerkzeuge auswirken. Ursachen können unter anderem Regelungsprozesse, Steigungstoleranzen des Gewindewerkzeuges und Temperaturgänge am Werkzeug sein. Zur Verringerung der Axialkräfte bei der Gewindebearbeitung ist Speedsynchro mit dem patentierten Softsynchro Minimallängenausgleich ausgestattet. Dieser dämpft die Axialkräfte zwischen Synchronspindel und Gewindewerkzeug in Zug- und Druckrichtung und reduziert diese auf ein Minimum.

Der daraus resultierende geringere Werkzeugverschleiß und die damit verbundene höhere Werkzeugstandzeit stellen einen weiteren Beitrag zur Ressourcenschonung und Verlängerung der Maschinenlaufzeit dar.

Energieeffizienz ist ein wesentliches Ziel

Werkzeugmaschinen im Premiumbereich haben bezüglich Energieeffizienz bereits ein hervorragendes Niveau erreicht. Verbrauchseinsparungen im Bereich von 50 % im Vergleich zu Maschinen ohne jegliche Energieeffizienzmaßnahmen können nachweislich unter bestimmten Produktionsbedingungen erzielt werden.

Die Übersetzung von Speedsynchro macht es nun möglich, die Maschinendynamik zu vervielfachen. Bereits bei einem Übersetzungsverhältnis von 2:1 halbiert sich die Zeit für das Gewindeschneiden und das Ausfahren aus der Bohrung. Da bei einem Bearbeitungszentrum die benötigte Leistung für das Gewindeschneiden mit und ohne Gewindewerkzeugaufnahme keinen messbaren Unterschied zeigt, kann man von einer annähernden Halbierung des Verbrauchs ausgehen.

Energieeffizienz ist ein strategisches Thema der Grob-Gruppe und in den letzten Jahren immer mehr in den Fokus gerückt. Angaben zum Energieverbrauch sind mittlerweile genauso wichtig wie die typischen Leistungskennwerte einer Maschine. Daher wird auch weiterhin nach Lösungen mit Partnern geforscht, um die Bearbeitungsprozesse und die Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen weiter zu optimieren.

Grob-Werke GmbH & Co. KG
www.grobgroup.com

Emuge-Werk Richard Glimpel
GmbH & Co. KG
www.emuge-franken.com

Aktuelle Ausgabe
Titelbild mav Innovation in der spanenden Fertigung 1
Ausgabe
1.2024
LESEN
ABO
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Trends

Aktuelle Entwicklungen in der spanenden Fertigung

Alle Webinare & Webcasts

Webinare aller unserer Industrieseiten

Alle Whitepaper

Whitepaper aller unserer Industrieseiten


Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de