Seit mehr als 100 Jahren werden Zahnräder abwälzend gefräst. Dabei schneidet der rotierende Wälzfräser kontinuierlich Zahnlücken in den rotierenden Rohling. Viele Jahrzehnte hindurch waren diese Kopplungen mechanisch. Diese Getriebe wurden im Laufe der Zeit durch elektronische Steuerungen ersetzt. Der Schweizer Steuerungsspezialist NUM hat seine Komplettlösung jetzt weiterentwickelt.
Bei den mechanischen Kopplungen wurde der Wälzfräser angetrieben und der Werkstücktisch wurde über ein mechanisches Getriebe nachgeführt. Für unterschiedliche Übersetzungen – etwa für verschiedene Zahnradgrößen oder Zahnraddurchmesser wurden unterschiedliche Zahnradkombinationen in die Maschinen eingesetzt. Das Werkstück dreht sich einen Zahn je volle Umdrehung des Fräsers. Dazu kommen die Verdrehung bei Schrägverzahnungen für die Abwärtsbewegung des Fräsers und das Verschieben des Fräsers entlang seiner Achse.
Im Laufe der Zeit wurden die mechanischen Getriebe durch elektronische Steuerungen ersetzt. NUM hatte schon sehr früh hierfür speziell ein elektronisches Getriebe für die Herstellung von Zahnrädern zusammen mit einer Oberfläche für die Eingabe der Werkstück- und Werkzeugdaten entwickelt – im Unterschied zu den Mitbewerbern. Auch heute sind die Schweizer der einzige Hersteller von CNC Steuerungen, der eine Komplettlösung für Wälzfräsen und Wälzschleifen von Zahnrädern anbietet. Mit der aktuellen Steuerungsgeneration Flexium+, die Genauigkeiten bis in den Nanobereich erlaubt, ist das elektronische Getriebe so präzise geworden, dass es beim Wälzschleifen Qualität DIN 1 ermöglicht. Dabei werden Spindelgeschwindigkeiten von 6000 U/min erreicht bei Abweichungen von 0,003° in der Position des Werkstücks.
Neu entwickeltes Getriebe
Mit den Möglichkeiten steigen die Anforderungen und so war es an der Zeit, das elektronische Getriebe funktionell und technisch neu zu entwickeln. Immer größere Geschwindigkeiten erhöhen die Produktivität und neue Technologien erhöhen die Präzision.
Das neue elektronische Getriebe ist direkt in die NCK integriert und kann für die Zahnradherstellung genauso eingesetzt werden, wie für andere Technologien. Dabei gibt es zwei Basistypen, statisches und dynamisches Getriebe. Für Wälzschleifen sind nun Umdrehungen des Werkzeugs von 25 000 U/min möglich.
Statische Getriebe verwenden den in ihrer Definition festgelegten Faktor für die Kopplung der Achsen. Jede Achse einer Maschine kann zur führenden oder gesteuerten Achse werden. Getriebe können kaskadiert hintereinander geschaltet werden. Mehrere Achsen kombiniert können eine weitere Achse steuern – diese kann auch virtuell sein und zur führenden Achse eines weiteren, kaskadierten Getriebes werden. Dabei können lineare und rotierende Achsen miteinander kombiniert werden. Zudem ist es möglich, einer gesteuerten Achse eine weitere Bewegung zu überlagern.
Flexible Bahnsteuerung
Dynamische Getriebe verwenden statt des fixen Faktors Kurventabellen linear oder als Splines zwischen zwei Punkten. So kann man etwa die überlagerte Bewegung des Werkzeugs für unrunde Zahnräder oder die Bahn eines Werkzeugs flexibel steuern.
Damit wird die Präzision der aktuellen NUM Technologie für viele Anwendungsbereiche und Technologien verfügbar.
NUM Industry Alliance AG www.num.com
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