Wälzschleifen von Doppelschrägverzahnungen

Aufgrund gestiegener Qualitätsanforderungen hinsichtlich ihrer Effizienz, Laufruhe und Geräuschentwicklung müssen heute immer mehr Doppelschrägverzahnungen hartfeinbearbeitet werden. Für echte Pfeilverzahnungen ohne Spalt zwischen den Verzahnungen kommt aus fertigungstechnischen Gründen nur das 4- oder 5-achsige Hartfräsen infrage. Für Doppelschrägverzahnungen hat sich in den meisten Fällen das Profilschleifen etabliert. Nun ist es der Liebherr-Verzahntechnik GmbH gelungen, das Wälzschleifen als präzise und effiziente Alternative für die Hartfeinbearbeitung zu entwickeln. Nachdem Liebherr bereits die Weichbearbeitung von Doppelschrägverzahnungen durch eine präzise Korrekturmessung beim Wälzstoßen optimiert hat, hebt das Unternehmen jetzt die Hartfeinbearbeitung auf ein neues Level: Die Bearbeitungsgeschwindigkeit bei diesem Fertigungsschritt kann gegenüber dem Profilschleifen bis zu zehnmal höher sein. Das Ergebnis entspricht höchsten Qualitätsanforderungen. Das Werkstück muss dabei lediglich folgende Voraussetzungen erfüllen: Der Abstand zwischen den beiden Zahnrädern beträgt mindestens 23 Millimeter und das Modul darf nicht größer als 5 sein.

Möglich wird dies unter anderem durch die Entwicklung robuster Schneidstoffe, die den wirtschaftlichen Einsatz von Schleifschnecken mit einem sehr kleinen Durchmesser ermöglichen. Als Schneidstoffe werden Sinterkorund-Schleifmittel in dreieckiger oder stäbchenförmiger Ausprägung oder CBN (kubisches Bornitrid) in galvanischer oder keramischer Bindung verwendet. Je nach Anwendungsfall und Anforderungen kann Liebherr aus einem breiten Spektrum den optimalen Schneidstoff anbieten.

Beim Wälzschleifvorgang selbst wird zunächst die obere Verzahnung fertig geschliffen. Sie dient als Referenz für die Winkellage der beiden Verzahnungen zueinander. Über einen abgestimmten Einmittvorgang wird dann die untere Verzahnung sehr präzise lageorientiert zur ersten geschliffen. Durch die Bearbeitung in einer Aufspannung lässt sich eine hervorragende Teilung erzielen. Das heißt, der Abstand von beispielsweise einer linken zur nächsten linken Zahnflanke wird nahezu perfekt. Auch die axiale Position der Zahnräder zueinander, der sogenannte Apex-Punkt, wird mit dieser Technologie sehr exakt erreicht. Neben den deutlich schnelleren Bearbeitungszeiten hat das Wälzschleifen gegenüber dem Profilschleifen weitere Vorteile: Das Verfahren ist robuster gegen Aufmaßschwankungen und Wärmebehandlungsverzüge.

Neben dem präzisen Apex-Punkt erzielt es eine wesentlich höhere Genauigkeit auch bei der Winkellage (Index) der Ebenso wichtig ist eine Software mit einfachen und leicht verständlichen Eingabe- und Korrekturmöglichkeiten, die für Doppelschrägverzahnungen ausgelegt ist und die Möglichkeit bietet, die einzelnen Räder und ihre Winkellage zueinander zu korrigieren. Bei entsprechender Programmierung ermöglicht die Nachschleiffunktion sogar die Herstellung des ersten Teils als Gutteil. Nachrüstbar auf Bestandsmaschinen Das Verfahren lässt sich auch auf bereits vorhandenen LGG-Schleifmaschinen von Liebherr nachrüsten, sofern beiden Verzahnungen zueinander. Ebenso verbessert es die Oberflächenrauheit und bietet mehr Stabilität beim Schleifen der Zahnfußkontur. Die Einzel- und Summensteigungsqualität ist dank des kontinuierlichen Prozesses sehr hoch. So lassen sich auch topologische Modifikationen wie beispielsweise gezielte Endrücknahmen oder verschränkungsfreies Schleifen wirtschaftlich herstellen. Darüber hinaus ist das Risiko für Schleifbrand geringer.

Für das Wälzschleifen von Doppelschrägverzahnungen braucht es einen leistungsstarken und dynamischen Schleifkopf mit Gegenlager, der die Bearbeitung sowohl mit kleinen als auch langen Schleifschnecken erlaubt. Hierfür eignet sich der neu konzipierte Schleifkopf GH 240 CB von Liebherr. Er besitzt Haupt- und Gegenlager und erreicht eine maximale Spindeldrehzahl von 12.000 bzw. optional sogar 17.000 Umdrehungen pro Minute. Ebenso wichtig ist eine Software mit einfachen und leicht verständlichen Eingabe- und Korrekturmöglichkeiten, die für Doppelschrägverzahnungen ausgelegt ist und die Möglichkeit bietet, die einzelnen Räder und ihre Winkellage zueinander zu korrigieren. Bei entsprechender Programmierung ermöglicht die Nachschleiffunktion sogar die Herstellung des ersten Teils als Gutteil.