Von Dennis Brown, Leiter Technischer Vertrieb, Weiler Abrasives
Zahnräder sind zentrale Bauteile, die in vielen Maschinen und Geräten Kraft und Bewegung zwischen rotierenden Wellen übertragen, etwa in Autos, Flugzeugen, Robotern und Windkraftanlagen. Damit sie in diesen Anwendungen zuverlässig funktionieren, müssen Zahnräder langlebig, effizient und laufruhig sein.
Nach dem Einsatzhärten benötigen Zahnräder häufig eine Hartfeinbearbeitung, um Maßabweichungen zu korrigieren, die Oberflächengüte zu verbessern und die geforderte Geometrie zu erreichen. Das kontinuierliche Wälzschleifen von Zahnrädern ist ein Verfahren, das zahlreiche Vorteile bietet und zur Sicherung der Zahnradqualität beiträgt. Um den Schleifprozess optimal zu nutzen, müssen jedoch mehrere Faktoren berücksichtigt werden, darunter die Auswahl der Schleifscheibe, die Qualität der eingehenden Werkstücke sowie Werkstückspannung und Maschineneinstellung.
Der vollständige Artikel wurde ursprünglich in Gear Solutions veröffentlicht, einer Fachpublikation für die Zahnradindustrie, und enthält Einblicke von Dennis Brown, Weiler Experte für Verzahnungsschleifen. Brown erläutert die Faktoren, die den Durchsatz beeinflussen, und zeigt, warum Qualität im kontinuierlichen Wälzschleifen von Zahnrädern so wichtig ist.
Wichtige Faktoren für den Durchsatz beim CGG-Schleifen
Der Durchsatz beim kontinuierlichen Wälzschleifen von Zahnrädern lässt sich häufig verbessern, wenn die passende Schleifscheibenspezifikation gewählt wird, Bediener im Umgang mit den richtigen Maschinenparametern geschult werden, die Qualität der eingehenden Werkstücke kontrolliert wird, Werkstückspannung und Kühlschmierstoffzufuhr korrekt instand gehalten werden, die Schleifscheibe sicher montiert und geprüft wird und Prozessvariablen wie Schleifscheibengeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit, Abrichtfrequenz, Kühlschmierstoffdurchfluss und Zykluszeit dokumentiert werden.
Kernaussagen des Artikels
- Die Schleifscheibenspezifikation sollte auf Zahnradwerkstoff, Qualitätsanforderungen, „Ziele für die Materialabtragsrate (MRR)“ und Abrichtstrategie abgestimmt sein.
- Die Schulung der Bediener ist entscheidend, wenn Schleifscheibentechnologie oder Maschinenparameter geändert werden.
- Die Qualität der eingehenden Werkstücke kann die Zykluszeit direkt beeinflussen.
- Werkstückspannung, Kühlschmierstoffführung und Montagepraxis beeinflussen Sicherheit, Prozessstabilität und Anlagenverfügbarkeit.
- Prozessdokumentation hilft, Engpässe zu erkennen und Verbesserungen messbar zu machen.
Expertenfazit
Was ist kontinuierliches Wälzschleifen von Zahnrädern?
Das kontinuierliche Wälzschleifen von Zahnrädern, auch CGG-Schleifen genannt, ist eines von mehreren Verfahren des Verzahnungsschleifens und wird häufig in Großserienanwendungen eingesetzt. Es handelt sich um ein Schleifschneckenverfahren, bei dem eine Schleifscheibe mit großem Durchmesser und vorgeformtem Gewinde am Außendurchmesser eingesetzt wird, ähnlich einem Wälzfräser. Diese Schleifschnecke wird abgerichtet, sodass die Flanke des Gewindegangs denselben Eingriffswinkel wie die Werkstückverzahnung aufweist. Werkstück und Schleifscheibe rotieren dabei in einem festen Verhältnis zueinander. Während der Wälzbewegung wird das Werkstück axial an der Schleifscheibe vorbeigeführt.
Warum ist das Schleifen von Zahnrädern wichtig?
Der Schleifschritt bearbeitet das Profil der Zahnflanken fertig und trägt damit zu optimierter Leistungsfähigkeit bei. Großserienanwendungen, in denen viele Zahnräder schnell gefertigt werden müssen, profitieren besonders von dieser Art des Verzahnungsschleifens, weil sie enge Toleranzen unterstützt und die Leistungsfähigkeit der Zahnräder optimiert. Das kontinuierliche Wälzschleifen bietet einen stabilen, reproduzierbaren Prozess, der Herstellern hilft, Zahnradqualität sicherzustellen.
Zu den Vorteilen des CGG-Schleifens zählen die Korrektur von Maßfehlern aus Schrupp- und Wärmebehandlungsprozessen, eine verbesserte Oberflächengüte der Zahnflanke, bessere Bedingungen für die Drehmomentübertragung und weniger Getriebegeräusche, kürzere Zykluszeiten und weniger Durchgänge, kurze Nebenzeiten sowie die Möglichkeit, den Prozess weitgehend zu automatisieren.
Warum kann kontinuierliches Wälzschleifen von Zahnrädern zum Engpass werden?
Eine häufige Ursache dafür, dass der Schleifbereich in der Zahnradfertigung zum Engpass wird, ist der Einsatz der falschen Schleifscheibe. Die Wahl der Schleifscheibe kann Zykluszeit und Produktivität deutlich beeinflussen und sich negativ oder positiv auf die Kosten auswirken. Schleifscheiben sind mit unterschiedlichen Schleifkorn- und Bindungskombinationen sowie in verschiedenen Breiten, Durchmessern und Gewindeausführungen erhältlich. Entscheidend ist, die Schleifscheibe auf den Zahnradwerkstoff abzustimmen. Da neuere Korntechnologien und Schleifscheibenspezifikationen andere Maschinenparameter erfordern können, hilft die Zusammenarbeit mit einem Anwendungstechniker für Schleifmittel, die Scheibe korrekt einzusetzen.
Auch Personal kann beim CGG-Schleifen eine Herausforderung sein. Viele Hersteller nutzen automatisierte CNC-Maschinen für das Verzahnungsschleifen, deren richtige Bedienung spezifische Schulung und Erfahrung erfordert. Fachkundige Bediener für diese Maschinentypen zu finden, ist schwierig.
6 Wege zu mehr Durchsatz beim kontinuierlichen Wälzschleifen von Zahnrädern
- Wählen Sie eine Schleifscheibe mit dem richtigen Korn und der richtigen Bindung: Jede Kornart und jede Bindung bietet unterschiedliche Eigenschaften. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl der passenden Scheibe den Zahnradwerkstoff, die geforderte Qualität, die Materialabtragsrate, die Abrichtfrequenz und, bei komplexen Anwendungsvariablen, die Unterstützung eines Anwendungstechnikers für Schleifmittel.
- Schulen Sie Bediener richtig: Unterschiedliche Scheiben oder Werkstoffe können eine Anpassung der Maschinenparameter erfordern. Weiler bietet Schleifmittel- und Maschinenschulungen für alle Präzisionsprodukte an.
- Stellen Sie die Qualität der eingehenden Werkstücke sicher: Die der Schleifzelle zugeführten Werkstücke müssen eine hohe Vorbearbeitungsqualität aufweisen, um die besten Ergebnisse zu erzielen. Idealerweise sollte das eingehende Werkstück möglichst nahe am Fertigmaß liegen, um den Prozess zu straffen.
- Prüfen Sie die Werkstückspannung: Die Spannvorrichtung bzw. Werkstücksaufnahme in der Schleifmaschine muss korrekt eingestellt, sauber und in gutem Zustand sein. Prüfen Sie sie regelmäßig und verwenden Sie im Schleifprozess einen geeigneten Kühlschmierstoff.
- Montieren und warten Sie die Schleifscheibe richtig: Befolgen Sie alle Sicherheitsempfehlungen zur Scheibenmontage und prüfen Sie Schleifscheibe, Spindel und Zwischenlagen regelmäßig. Bediener sollten EN 12413: Sicherheitsanforderungen für Gebrauch, Pflege und Schutz von Schleifscheiben heranziehen.
- Dokumentieren Sie den gesamten Prozess: Betrachten Sie den Schleifprozess von Anfang bis Ende, um zu erkennen, wo Effizienzpotenziale und Verbesserungen liegen. Prozessvariablen wie Schleifscheibengeschwindigkeit, Werkstückgeschwindigkeit, Zustellung, Vorschubgeschwindigkeit, Shiftweg, Abrichtfrequenz, Kühlschmierstofftyp und Kühlschmierstoffdurchfluss können Materialabtragsrate, Oberflächengüte, Profilgenauigkeit, Wärmeentwicklung, Scheibenverschleiß, Vibrationen und Geräusche beeinflussen. Die Dokumentation dieser Variablen hilft zu erkennen, wo Zykluszeit, Scheibenstandzeit oder Teilequalität verbessert werden können. Weiler Abrasives setzt ein Programm ein, das Anwendern hilft, Schleifscheibenkosten besser zu steuern und die Produktivität zu steigern, indem verschiedene Optionen getestet und bewertet werden, um Standzeiten zu vergleichen, Zykluszeiten zu verkürzen und Engpässe zu beseitigen.
Verbessern Sie den Durchsatz beim Verzahnungsschleifen
Da das kontinuierliche Wälzschleifen spezifisches Wissen und Erfahrung erfordert, ist ein Anwendungstechniker entscheidend, um die Prozesseffizienz sicherzustellen. Wenn das kontinuierliche Wälzschleifen Ihre Kapazität begrenzt, kann Weiler Abrasives die Scheibenleistung, Abrichtfrequenz, Zykluszeit, Kühlschmierstoffzufuhr und andere Prozessvariablen bewerten, um Potenziale für besseren Durchsatz, längere Scheibenstandzeit und niedrigere Kosten pro Teil zu identifizieren. Sprechen Sie noch heute mit einem Experten für Verzahnungsschleifen.
Lesen Sie den vollständigen Artikel in Gear Solutions: 6 Tips to Optimize Throughput in the CGG Grinding Process