Perfekte Verzahnung

Die fertigungstechnische Umsetzung hochwertiger Zahnräder ist äußerst komplex und verlangte bislang zumeist eine kostspielige Sonderlösung. Entsprechend positiv reagierte die Fachwelt, als Deckel Maho jüngst seine ganzheitliche gearMill-Prozesskette auf Basis von 5-Achs-Standardmaschinen präsentierte, auf deren Grundlage sich beispielsweise selbst Zykio-Palloid-Verzahnungen weitaus kostengünstiger als bislang herstellen lassen.

Getriebe halten die Welt in Gang. Das gilt mit Blick auf die Automobilindustrie oder den Schiffbau ebenso wie für die Energietechnik. Entsprechend groß ist der Bedarf an Zahnrädern und folglich auch der Markt der Zahnradbearbeitung. Für die Anbieter von Spezialwerkzeugen und Spezialmaschinen war dies bislang ein weitgehend abgeschotteter Bereich, da spezielle Werkzeuge und noch dazu Sondermaschinen erforderlich waren, um die geforderten Qualitäten prozesssicher herstellen zu können. Erschwerend für die Zahnradhersteller kam hinzu, dass sich eben jene Spezialmaschinen oftmals zum limitierenden Faktor entwickelten und mithin der Kreativität Grenzen setzten. Doch diese Zeiten sind vorbei.

Mit einem modularen gearMill-Leistungspaket aus Standardmaschine, Standardwerkzeugen, Messmodul und spezieller gearMill-VerzahnungsSoftware hat DMG eine Offerte ins Portfolio aufgenommen, mit der sich gängige Zahnräder mit beliebigen Zahnprofilen sowohl in Weich- als auch in Hartbearbeitung effizient, kostengünstig und unter Einhaltung kurzer Lieferzeiten herstellen lassen. Den Beweis für die Praxistauglichkeit des Systems hat bereits die Herstellung größerer Präzisions-Kegelradsätze mit Zyklo-Palloid-Verzahnung erbracht.

Im Zentrum des Erfolges stehen dabei neben der soften gear-Mill-Intelligenz die 5-Achs-Maschinen der duo-Block- und Portal-Baureihe von Deckel Maho Pfronten. Sie erlauben die Fertigung von Einzelstücken ebenso wie von mittleren Serien. Fräs-Drehmaschinen ermöglichen zudem sowohl die integrierte Herstellung von zu verzahnenden Rotationskörpern als auch kompletten Ritzelwellen. Mit seinem rnodularen gearMill-System für die Herstellung von Verzahnungen auf Universalmaschinen betritt DMG demnach eine Domäne, die bis dato von ausgesprochenen Spezialisten beherrscht wird.

Die Initialzündung für dieses anspruchsvolle Technologieprojekt kam dabei aus der Praxis: Kostengeplagte Anwender haben immer wieder sehr spezielle Probebearbeitungen in Auftrag gegeben – darunter eben auch die Komplettfertigung von Zahnrädern und hier speziell das Herstellen spiralverzahnter Kegelräder. Unter Verwendung durch Kunden bereitgestellter NC-Programme zeigten sich dabei schnell exzellente Ergebnisse. Selbst an gehärteten Zahnflanken haben die 5-Achs-Maschinen von DMG die gewünschte Oberflächengüte erreicht. Einzig die Geometriedaten für die Zahnlücken stellten eine Herausforderung dar – die inzwischen erfolgreich gemeistert worden ist. Denn mit einem hohen Maß an Kundenorientierung und fertigungstechnischer Kompetenz in der 5-Achs-Technologie entwickelte Deckel Maho aus den Erfahrungen im Rahmen der Probebearbeitungen eine eigene gear-Mill-Software, die zunächst dazu diente, geometrische Informationen aus Zahnrad-Spezialsoftware für die Weiterverarbeitung in einem CAD/CAM-System aufzubereiten. Nächster Schritt war ein weiteres gearMill-Softwaremodul, das auf Basis von Verzahnungsdaten die Zahnlückengeometrie vollständig berechnet und darauf aufbauend fertigungstechnisch optimale 5-Achs-Steuerprogramme für die Universalmaschinen von Deckel Maho generiert.

Im Gegensatz zu herkömmlichen CAD/CAM-Systemen für die 5-Achs-Simultanbearbeitung berechnet die neue Deckel Maho-Software die Fräswege und die Werkzeugorientierung nicht durch Annäherung des Werkzeuges an eine räumlich allseitig gekrümmte Fläche, sondern direkt und mathematisch exakt. Erst durch diesen gear-Mill-Schachzug ist es jetzt möglich geworden, technologisch optimale Werkzeugwege für die praxisgerechte Umsetzung auf den 5-Achs-Standardmaschinen zu generieren.

Damit ist nun eine Verzahnungstechnik für große Stirn- und Kegelräder im Angebot, die auf Basis der Universalmaschinen und Universalbearbeitungszentren der duo-Block- und Portal-Baureihe eine wesentlich günstigere Prozesskette ermöglicht als auf teuren Spezialmaschinen. Softwareseitig sind dabei folgende gearMill-Funktionalitäten bereits realisiert: Berechnung der Zahnlückengeometrie nach Eingabedaten von Spiralkegelrädern mit Zyklo-Palloid-Verzahnung inklusive Profilverschiebung, Tragbildmodellierung und Optimierung der Zahnfußgeometrie; Generator für 5-achsige Schrupp- und Schlichtprogramme; Generator für Ausrichtprogramme (Werkstückausrichtung auf Fräsmaschine nach Wärmebehandlung); Generator für Messdaten; Postprozessor für Deckel Maho 5-Achs-Fräs-und Fräs-Drehmaschinen.

Das Konzept steht demnach. In nächsten Entwicklungsschritten geht es für Deckel Maho nun darum, zusätzliche Softwarebausteine für weitere Verzahnungsarten zu realisieren.W

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