Eine Fase für jede Verzahnung
Per Fingerfräser unzugängliche Stellen bearbeiten
Johannes Weixler von Liebherr hat eine neue universelle Anfas-Applikation entwickelt – mit der tatkräftigen mathematischen Unterstützung von Kollegen.
Johannes Weixler ist seit 20 Jahren bei der Liebherr-Verzahntechnik GmbH tätig und für die technische Offerte zuständig. Er hört sich die Probleme und Vorstellungen der Kunden an und findet Lösungen – „Das ist mein Job.“ In einem Fall jedoch musste er viele Jahre leider abwinken: „Eine entscheidende Stellgröße bei Zahnrädern ist inzwischen die Fase. Mit unserer Umsetzung der ChamferCut-Technologie sind wir bei Liebherr beim Thema Anfasen auch sehr gut aufgestellt. Wenn es jedoch um das Anfasen von Innenverzahnungen bei Hohlrädern oder um Mehrfachverzahnungen mit Störkontur geht, gerät das „Chamfern“ oft an seine Grenzen.“ Kunden und Vertrieb sahen die dringende Notwendigkeit für eine Lösung – und Johannes Weixler hatte eine zündende Idee.
ChamferCut einfach ergänzen
„Wo die ChamferCut-Einheit nicht hinkommt, kann ein Fingerfräser das Entgraten übernehmen. Die Idee ist, den Fräser direkt am Bearbeitungskopf des ChamferCuts zu montieren, mit eigenem Antrieb und eigener Schwenkachse. Der Fingerfräser kann dann über die NC-Achsen gesteuert werden – und an dieser Stelle kamen unsere Mathematiker ins Spiel“, erzählt Johannes Weixler.
Was zunächst so einfach klingt, ist aus Sicht seiner Kollegen Robert Würfel und Johannes van Hauth eine anspruchsvolle Rechenaufgabe. Robert Würfel erinnert sich: „Johannes Weixler kam zu uns mit der Anforderung, seine Idee in eine mathematische Beschreibung umzusetzen und numerisch zu lösen. Er wollte einen konstanten Vorschub, was nur über eine ungleichmäßige Drehgeschwindigkeit des Werkstücks realisiert werden kann. Wir wollten zunächst nur eine Achse nutzen und standen vor der Frage: Wie bekommen wir eine schöne Fase, die von Kopf bis Fuß gleichmäßig aussieht?“
Bedeutung der Fase wächst
Daraus entstand ein mathematisches Modell, das Johannes van Hauth in eine Testsoftware für Berechnungen umgesetzt hat. Sowohl die Idee des Frässtifts auf der NC-Achse als auch die Achsbewegungen beim Anfasen sind inzwischen zum Patent angemeldet, denn: „Dieses Verfahren ist für praktisch jeden Kunden mit schwierigen Geometrien interessant und unseres Wissens die einzige verfügbare Lösung auf dem Markt“, schätzt Johannes Weixler das Potenzial der Erfindung ein.
Der Hintergrund: In den Getrieben steigt die Anzahl der Gänge bei gleichbleibendem Platzangebot. Wo früher vier Zahnräder Platz finden mussten, sind es heute oft sieben. Daher werden die Zahnräder kleiner und die Leistungsanforderungen gerade an den Kanten höher, was nur mit perfekten Fasen möglich ist. „Anfasen erweitert also die Grenzen des Möglichen.“
Um den Anforderungen zu genügen wird bei anspruchsvollen Geometrien eher von Hand gearbeitet oder mit federkraft-geführten Frässtiften. Beispiel Mehrfachverzahnungen (siehe Bild): Mit dem neuen Verfahren kann die ChamferCut-Einheit das obere und das untere Zahnrad bearbeiten. An das mittlere kommt sie jedoch nicht heran.
„Hier übernimmt der Fingerfräser das Entgraten: Zunächst sucht ein Einfädelsensor die Zahnlücke, anschließend wird der Verfahrweg berechnet. Unser Fräser fährt nur von oben nach unten, damit keine Kollisionsgefahr besteht. Durch die Schwenkoption kommt er an alle Kanten heran: Nach unten geneigt kann er die untere Kontur bearbeiten, nach oben geneigt die obere“, erläutert der Ingenieur das Verfahren. Auf die gleiche Weise können auch Innenverzahnungen von Hohlrädern bearbeitet werden – sogar bei innenliegenden Konturen. „Damit ist praktisch eine Fase an jeder Verzahnung möglich“, fasst Johannes Weixler das Potenzial der Applikation zusammen.
Enorme Spielräume dank eines ganz normalen Werkzeugs
Fingerfräsentgraten ist hauptzeitparallel beim Fräsen, Stoßen und Schälen möglich. Auch eine alleinstehende Lösung – zum Beispiel zum Nachrüsten – ist denkbar. Für Hersteller mit kleinen Losgrößen könnte auch ein Fingerfräser ohne die ChamferCut-Werkzeuge interessant sein: „ChamferCut-Werkzeuge sind werkstückspezifisch und lohnen sich nur bei hohen Stückzahlen“, erläutert Johannes Weixler. „Der Fingerfräser ist ein ganz normales Werkzeug aus Hartmetall, ein Katalogteil. Wir bieten einen Werkzeugwechsler für die Maschine an, der die Aufnahmen der Fingerfräser wechseln kann. Außerdem kann der Fingerfräser variable Fasenformen erzeugen. „Mit dieser Bandbreite an Möglichkeiten ergeben sich für viele Anwendungen völlig neue Perspektiven.“
Highlights:
Flexible Lösung speziell für Innenverzahnungen oder bei Störkonturen
Gleichbleibende Fasenbreite von Kopf bis Fuß
Anfasen hauptzeitparallel zum Fräsen, Stoßen und Schälen
Erzeugung variabler Fasenformen
