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Höchstleistungen beim Wälzfräsen

Großes Verzahnungsportfolio für unterschiedliche Leistungs- und Qualitätsanforderungen
Höchstleistungen beim Wälzfräsen

Zur AMB hat die LMT Tools Group zahlreiche Werkzeuginnovationen zum Rollen, Verzahnen, Fräsen, Gewinden und Reiben präsentiert. Anlässlich des Jubiläums „100 Jahre Wälzfräser“ von LMT Fette stand die Kernkompetenz Verzahnen besonders im Fokus und wurde durch den neuen Wälzfräser Carbide-Line-H sowie durch die Praxisvorführung des Multitasking-Systems Speed-Core plus Chamfer-Cut auf einer Verzahnungsmaschine LC 180 Chamfer-Cut der Firma Liebherr unter Beweis gestellt. Autor: Dr. Diethard Thomas, LMT Consultant

Für die unterschiedlichen Leistungs- und Qualitätsanforderungen beim Verzahnen haben die Engineeringexperten von LMT Fette gemeinsam mit Maschinenherstellern, Hochschulen und Anwendern ein großes Produktportfolio geschaffen, das von PM-HSS- und Speed-Core-Wälzfräsern über einteilige Hartmetallfräser bis zu Wendeplattensystemen reicht.

Modernste Schneidstoff-, Geometrie- und Beschichtungsentwicklungen setzen immer wieder neue Maßstäbe hinsichtlich Bearbeitungsgeschwindigkeit und Qualität. So konnten die Schnittgeschwindigkeiten in den letzten 50 Jahren von zirka 70 m/min auf bis zu 400 m/min erhöht werden, abhängig vom Einsatzfall. Das Leistungsportfolio deckt den Modulbereich von 0,8 bis 60 ab.
High Class für effiziente Verzahnungen
Die große Familie der Hartmetall-Verzahnungsfräser hat einen Namen bekommen: Carbide-Line. Sie besteht aus den VHM-Wälzfräsern Carbide-Line-S (Solid Carbide), den neuen Hybridwerkzeugen Carbide-Line-H (Hybrid Carbide) und den mehrteiligen Verzahnungswerkzeugen mit Wechselplatten Carbide-Line-I (Indexable Carbide). Alle Carbide-Line-Tools zeichnen sich durch hohe Produktivität in ihren spezifischen Anwendungsfeldern aus.
Carbide-Line-S Tools decken den Bereich bis Modul 5 ab und sind für die Fertigung großer Serien, zum Beispiel im Automotiv-Sektor. Ihre Leistungsmerkmale basieren auf den generellen Vorteilen einteiliger Werkzeuge, wie Präzision des geschliffenen Schneidenprofils und hoher Zähnezahl.
Die neuen Carbide-Line-H Tools sind im Modulbereich von 5 bis 12 verfügbar. Ihr bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Verzahnungen für Nutzfahrzeuge, im allgemeinen Maschinenbau oder in der Energietechnik. Sie sind dort die erste Wahl, wo beim Vor- und Fertigfräsen großer Losgrößen die Kosten mit größeren Vollhartmetallfräsern zu hoch werden und die Verzahnungsqualität mit Wendeplattenwerkzeugen zu gering ist. Darüber hinaus ist die Leistungsfähigkeit gegenüber Wendeplattenwerkzeugen aufgrund der deutlich höheren Schneidenzahl am Umfang signifikant höher. In einem konkreten Anwendungsfall konnten die Verzahnkosten pro Rad mit dem Carbide-Line-H um 20 Prozent gesenkt werden, verglichen mit einem Wendeplattenwerkzeug. Bearbeitet wurden Zahnräder für Landmaschinen aus dem Material C45 mit Modul 7, 40 Zähnen und einer Losgröße von 25 000 Stück.
Carbide-Line-H Tools können – wie auch die Carbide-Line-S Tools – nach Standzeitende bis zu 20 Mal in einem der LMT-Servicezentren wieder aufbereitet werden und führen dadurch zur Reduzierung der Life Cycle Cost.
Zahnräder werden oftmals nach dem Wälzfräsen noch durch Schleifen fertigbearbeitet. Doch schon beim Vorfräsen fordert der Anwender eine sehr hohe Qualität. Häufig wird der Zahnfuß bereits in der Vorbearbeitung fertig gefräst, um nach dem Härten nur noch die Zahnflanken schleifen zu müssen. Auch für diese Prozessoptimierung sind einteilige Werkzeuge, und damit auch der neue Wälzfräser Carbide-Line-H, prädestiniert und können den Kundenanforderungen angepasst werden.
Die mehrteiligen Carbide-Line-I Tools von Modul 8 bis Modul 60 sind vorwiegend den größeren Verzahnungen vorbehalten, wie sie beispielsweise in der Energietechnik vorkommen. Konstruktionsbedingt ist die Genauigkeit montierter Werkzeuge geringer und ebenso die effektive Zähnezahl.
Für jeden Anwendungsfall das passende Werkzeug
Die Leistungsfelder der beschriebenen Wälzfräserausführungen sind in der Grafik für die Anwendungskriterien „Radqualität“, „Materialfestigkeit“, „Werkzeugleistung“ und „Cost per Part“ dargestellt. Nicht enthalten ist der VHM-Wälzfräser, weil seine vielen Vorteile aus wirtschaftlicher Sicht auf kleinere Durchmesser bis 120 mm begrenzt sind und sich auch nur dort auf geringe „Cost per Part“ auswirken.
Der Wälzfräser Carbide-Line-H deckt ein breites Leistungsfeld ab, das dem VHM-Fräser sehr nahe kommt. Aufgrund seiner hohen Arbeitswerte auch bei höherfesten Werkstoffen bis 1400 N/mm2 hat die resultierende Werkzeugleistung den vergleichsweise höchsten Wert. Zusätzlich führen die hohe Standzeit sowie die Möglichkeit der Wiederaufbereitung zu reduzierten Kosten pro Rad.
Der Speed-Core-Wälzfräser deckt ebenfalls ein effizientes Anwendungsfeld ab. Seine große Zähnezahl und hohe Schnittgeschwindigkeiten ermöglichen eine signifikante Werkzeugleistung bei sehr guter Radqualität. Ein vergleichsweise geringerer Preis und die große Anzahl möglicher Wiederaufbereitungen von bis zu 20 Mal wirken sich zusätzlich auf niedrige „Cost per Part“ aus. Der Speed-Core wird vorteilhaft in der Fertigung kleinerer Serien eingesetzt, deren Werkstückmaterial die Festigkeit von 950 N/mm2 nicht wesentlich überschreitet.
Mehrteilige Wälzfräser mit HM-Wendeplatten haben die beschriebenen Defizite in der erreichbaren Radqualität einschließlich der Genauigkeit des Zahnfußes. Falls diese Anforderungen nicht das Hauptkriterium darstellen, sind diese robusten Werkzeuge durchaus Leistungsträger, auch wenn die effektiven Schnittwerte wegen der geringeren Spannutenzahl nicht immer maximal sein können. Nicht zuletzt aufgrund des Preises und den höheren Maschinenkosten durch längere Bearbeitungszeiten fallen die Fertigungskosten pro Zahnrad bei mehrteiligen Wälzfräsern höher aus.
Multitasking steigert die Effizienz beim Wälzfräsen
Neben dem eigentlichen Wälzfräsen müssen die erzeugten Zahnräder auch entgratet und gefast werden. Diese Fasen werden bereits auf das Fertigmaß der Zahnräder ausgelegt. Dafür kommen unterschiedliche Verfahren, wie Drück-, Fräs- oder manuelles Nacharbeiten zur Anwendung. Weit verbreitet ist bisher das Drückentgraten. Dabei wird der beim Wälzfräsen entstehende Grat mit einer Entgratscheibe entfernt. Anschließend wird die scharfe Kante durch Drückwalzen zur Fase umgeformt. Das dabei aufgeworfene Material führt zu Konturfehlern im Zahnradprofil, weshalb bei diesem Verfahren häufig ein zweiter Schnitt Wälzfräsen erforderlich ist. Das kostet Zeit und Geld. Werden diese Konturfehler nicht korrigiert, kommt es bei der Fertigbearbeitung nach dem Härten zu erhöhtem Verschleiß bei Hohnrädern oder Schleifscheiben.
Gemeinsam mit Industriepartnern ist es den Engineeringexperten der LMT auch in diesem Fall wieder gelungen, weitere Potenziale zur Effizienzsteigerung zu entwickeln. Dazu gehören auch Multitasking-Werkzeugsysteme, die mehrere Arbeitsgänge erledigen können. Zusammen mit dem Verzahnungsmaschinenhersteller Liebherr in Kempten hat LMT Fette das Frässystem Chamfer-Cut entwickelt, das direkt nach dem Wälzfräsen die Zahnräder an den Stirnseiten entgratet und anfast. Das Frässystem kann entweder zusammen mit dem Wälzfräser auf einem Dorn gespannt oder auch als Einzelwerkzeug auf eigener Frässpindel eingesetzt werden. Damit ist ein zeitparalleles Arbeiten von Wälzfräser und Chamfer-Cut gewährleistet, wie auf der AMB demonstriert wurde. In jedem Fall entsteht eine präzise konstante Fase. Ein zweiter Schnitt Wälzfräsen, wie er beim Drückentgraten erforderlich wäre, entfällt.
Geringere Maschineninvestitionen, hohe Verzahnqualität und reduzierte Fertigungszeiten sind aber nicht die einzigen Vorteile des Frässystems. Zu nennen sind außerdem sehr hohe Standzeiten auch bei Trockenbearbeitung, problemloses Fasen auch des Zahnfußes und einfache Wiederaufbereitung der Werkzeuge. Als Bilanz ergeben sich auch hier niedrige Fertigungskosten pro Zahnrad. ■
LMT Tool Systems GmbHwww.lmt-tools.de
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