NILES bringt Verzahnungsschleifen in neue Dimensionen

Bild1: ZP80

Bisher lag der Durchmesserbereich für Werkstücke beim Verzahnungsschleifen bei 4000 bis 5000 Millimeter. Die Bearbeitung größerer Werkstücke blieb dem Verzahnungsfräsen vorbehalten, weil solche Werkstücke selten gehärtet werden, die erforderliche Verzahnungsqualität in diesem Bereich allgemein nicht sehr hoch ist und die Werkstücke häufig mehrteilig ausgeführt werden, wodurch die Schleifqualität in der Montage schwierig reproduziert werden kann.

Allerdings werden zunehmend größere Schleifmaschinen nachgefragt, berichtet die NILES Werkzeugmaschinen GmbH aus Berlin, weil sich die Anforderungen an die Werkstücke ändern. Es werden höhere Ansprüche an die Qualitäten gestellt und es wird vermehrt über Härteverfahren nachgedacht. Außerdem soll die Bearbeitung auf möglichst wenigen Maschinen erfolgen. Hier bieten neue Bearbeitungszentren die Möglichkeit neben Bohr-, Dreh- und Fräsoperationen auch die Vorbearbeitung von Verzahnungen durchzuführen. Die Verzahnungsfertigbearbeitung erfolgt dann auf der Schleifmaschine.

Hinzu kommt, dass für sehr große Module die Fräswerkzeuge, die Verzahnungsendqualität gewährleisten, sehr teuer sind und eine lange Lieferzeit haben. Vorbearbeitungswerkzeuge und Schleifschleifscheiben sind dagegen günstiger, flexibel einsetzbar und sehr schnell verfügbar. Ein weiterer Grund ist, dass Nacharbeiten deutlich einfacher realisierbar sind. Ferner bieten Schleifmaschinen die Möglichkeit des Messens auf der Maschine und es können neben der Verzahnungsbearbeitung auch weitere Feinbearbeitungsoperationen durchgeführt werden (z.B. Anschleifen eines Ausrichtbundes)

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden hat NILES basierend auf der bewährten ZP-Baureihe eine ZP80, also eine Verzahnungsschleifmaschine bis 8000 mm entwickelt. (siehe Bild 1) Der komplette Ständer entspricht der bisherigen Ausführung. Für das Herzstück einer solchen Maschine – dem Rundtisch – werden 2 Varianten angeboten – bis 70.000 kg bzw. bis 130.000 kg Rundtischbelastung. Die Einhausung der Maschine ist eine Komplettverkleidung in bewährter Profilrahmen-Bauweise, die neben der Öldichtheit auch den Schutz bei Schleifköperbruch sowie bei Verpuffungen und Bränden sicherstellt.

Praxistests bestanden

Entsprechend des zu erwartenden Teilespektrums hat die Firma Tianshan Heavy in China eine ZP80 in 70 t – Version geordert. Dieser Rundtisch ist hydrostatisch gelagert und besitzt einen elektrischen Direktantrieb mit einem Torquemotor. Mit dieser Lösung ist kein mechanischer Kontakt im Rundtisch mehr vorhanden und somit eine hohe Dauergenauigkeit gewährleistet. Der Basisrundtisch ist mit einem Aufsatz im Durchmesser von 4700 mm fest verbunden. Auf diesen Aufsatz können dann die kundenspezifischen Spannmittel aufgebaut werden.

Bild2: Überblick über den Ausgangszustand

Zum intensiven Test der Maschine haben zwei europäische Interessenten aktuelle Bedarfsfälle zur Verfügung gestellt. Im ersten Fall sollte ein Mühlenrad von ca. 7000 mm Außendurchmesser bei Modul 28 und einer Werkstückmasse von 36.000 kg nachgeschliffen werden. Allein das Aufbringen, Ausrichten und Spannen dieses geteilten Werkstückes war eine außerordentliche Herausforderung. Danach erfolgte eine Komplettvermessung, schließlich sollte nur so viel wie notwendig nachgeschliffen werden, was einen kompletten Überblick über den  Ausgangszustand voraussetzt (siehe Bild 2). Bei Kenntnis der Aufmaßverteilung werden beim Schleifen die nicht benötigten Schleifhübe weggelassen, was auch zu einer deutlichen Zeiteinsparung führt. Die Schleifergebnisse übertrafen die Anforderungen bei weitem.

Bild3: Werkstück

Im zweiten Anwendungsfall ging es darum, ein sehr labiles Werkstück mit Zähnezahl 730 und Modul 10 auf die bestmögliche Qualität zu schleifen. Wie (siehe Bild 3) zeigt ist dieses Werkstück nicht eigensteif, d.h. es musste erst einmal eine Spann- und Ausrichttechnologie gefunden werden, damit das Werkstück an den Ausrichtflächen radial und axial im 1/100 – Bereich läuft – und das bei einem Werkstückdurchmesser von 7500 mm. Auch hier kam selbstverständlich das Softwarepaket schnelle Aufmaßmessung und aufmaßabhängiges Schleifen zum Einsatz. Die Schleifqualität entsprach Verzahnungsqualität 2 (siehe Bild 4). Dies ist sicher das qualitativ beste Zahnrad, das je in diesem Größenbereich gefertigt wurde.

Bild4: Schleifqualität

Zusammenfassend kann man sagen, dass die Firma NILES mit dieser Maschine wieder ihre führende Kompetenz beim Bau sehr großer Verzahnungsschleifmaschinen unter Beweis gestellt hat. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten für unsere Kunden. Weitere Entwicklungen sind vorstellbar – sei es für noch größere Werkstückdurchmesser bzw. für die Integration weiterer Feinbearbeitungstechnologien.

John Großpietsch

Autor: John Großpietsch

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