up-gear Technology Die optimale Lösung für die umfangreiche Kegelradfertigung
Verbesserte Bearbeitungslösungen und eine neue strategische Allianz zur Fertigung von Kegelrädern Ob Sie nun Kegelradgetriebe für Baumaschinen, Schiffe oder Lokomotiven produzieren, die Herausforderungen sind stets dieselben: Präzision, geringe Kosten pro Bauteil und hohe Produktivität. Mit der up-gear Technology hat Sandvik Coromant in Zusammenarbeit mit HELLER ein Verfahren entwickelt, das genau diese Anforderungen meistert. Höhere Produktivität dank up-gear Technology Ein 5-Achs-Bearbeitungszentrum von HELLER, ausgestattet mit einer bedienerfreundlichen Software und einem Werkzeugsatz von Sandvik Coromant zur Produktion von Kegelrädern ist eine flexible, produktive und kosteneffiziente Lösung, die sowohl Zeit als auch Geld einspart. Wir nennen dies up-gear Technology. Flexibel Einsatz universeller Bearbeitungszentren für eine Vielzahl von Verzahnungsgeometrien und unterschiedliche Bauteile Produktiv Reduktion der Bearbeitungs zeit auf ein Drittel im Vergleich zu herkömmlichem Schaftfräsen Kosteneffizient deutliche Senkung der Produktionskosten pro Kegelrad Neue Werkzeuge für die Bearbeitung gehärteter Bauteile up-gear Technology für die mittlere Serienfertigung von Zahnrädern ab Modul 4 bis 1,850 mm (72 Zoll) Durchmesser. Die benutzerfreundliche Software ist so einfach anzuwenden, dass Sie sofort mit der Bearbeitung beginnen können. Und darüber hinaus sind ab jetzt Sandvik Coromant Werkzeuge zum Vorschlichten und Schlichten gehärteter Kegelräder erhältlich. Kegelradbearbeitung auf neuem Level durch Allianz mit Gleason Der Werkzeugmaschinenhersteller HELLER und Gleason Corporation haben eine strategische Allianz zur Entwicklung von Bearbeitungszentren für die Zahnradbearbeitung gegründet. Da HELLER seine 5-Achs-Bearbeitungszentren mit Werkzeugsätzen von Sandvik Coromant ausrüstet, können nun auch Hersteller aus dem Bereich der Kegelradfertigung insbesondere was die Kleinserienfertigung großer Kegelräder betrifft von den Vorteilen der großen Branchenpräsenz von Gleason und deren Engagement im Bereich von Verzahnungsmaschinen profitieren. up-gear Technology spart Zeit und Geld Kegelräder werden normalerweise auf speziellen Verzahnungsmaschinen oder einem Standard-5-Achs-Bearbeitungszentrum mit Standard-Schaftfräsern produziert. Eine speziell zur Fertigung von Kegelrädern ausgelegte Maschine bietet natürlich eine hohe Produktivität. Aber bei der Kleinserienfertigung sind die Kosten pro Bauteil sehr hoch, da sowohl Maschine als auch Sonderwerkzeuge wesentlich teurer sind, als ein Standard- 5-Achs-Bearbeitungszentrum. Auch die Bearbeitung mit Standard-Schaftfräsern birgt Nachteile, wie etwa die sehr langen Bearbeitungszeiten. Beide Nachteile gehören nun der Vergangenheit an. Bei der up-gear Technology sind die Maschinenkosten nicht höher als bei einem herkömmlichen 5-Achs-Bearbeitungszentrum, und die Werkzeugkosten sind wesentlich geringer als bei Sonderwerkzeugen zur Herstellung von Kegelrädern. Darüber hinaus ist die Bearbeitungszeit im Vergleich zum Schaftfräsen sehr kurz. Die Vielseitigkeit der up-gear Technology verringert auch die Anzahl der Bearbeitungsschritte. So können sämtliche Bearbeitungen vor der Wärmebehandlung auf ein und derselben Maschine durchgeführt werden. up-gear Technology spart Zeit und Geld bei der Produktion von Kegelrädern! 2
Produktivitätsbeispiel Beispiel einer Kleinserienfertigung! up-gear Technology Schaftfräsen auf 5-Achs- Bearbeitungszentrum Taktzeit x 2.3 Werkzeugkosten Beispiel: Zahnraddurchmesser: 1,500 mm (59.055 Zoll) Anzahl der Zähne: 49 Modul (DP): 14 mm (1.814) Kleinserienfertigung Maschinenkosten Sonstige Kosten Über HELLER und Gleason HELLER ist ein Werkzeugmaschinenhersteller mit Firmensitz in Nürtingen, Deutschland. Mit mehr als 2300 Mitarbeitern und weltweiten Produktionsstandorten verfügt HELLER über Service- und Vertriebsstützpunkte in allen wichtigen Märkten. Gleason aus Rochester, New York, ist ein Weltmarktführer in der Entwicklung, Herstellung und Vertrieb von Maschinen zur Zahnradfertigung. Zu seinen Kunden zählen hauptsächlich Unternehmen aus der Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie, der Luftfahrt, Windenergie und Bauindustrie. Gleason wird die Bearbeitungszentren in Verbindung mit der HELLER-Zahnradbearbeitungslösung exklusiv vertreiben. Die beiden Unternehmen kooperieren außerdem bei der weiteren Optimierung der Produktion von Zahnrädern auf Basis dieser Lösung. Mit HELLERs Fokus auf flexible Lösungen für die Bearbeitungen von Zahnrädern in kleinen und mittleren Losgrößen ergänzen sich diese beiden Weltmarktführer optimal. 3
Hochpräzisionswerkzeuge Zum Fräsen der Verzahnungsgeometrie kommt ein für die up-gear Technology erforderlicher Hochpräzisionswerkzeugsatz zum Einsatz. Und es ist möglich, den gleichen Werkzeugsatz für unterschiedliche Zahnprofile und -größen zu verwenden. Darüber hinaus decken unsere Lösungen sowohl die Weich- als auch Hartbearbeitung ab. Die up-gear Technology Werkzeugreihe von Sandvik Coromant wurde für drei Hauptanwendungen entwickelt: Vorschruppen der Zahnlücke, Fräsen der Protuberanz und Schlichten der Zahnflanken. Alle Werkzeuge sind für die Bearbeitung des Bauteils vor oder nach der Wärmebehandlung optimiert. Art und Anzahl der erforderlichen Werkzeuge für den up-gear- Prozess hängt vom Modul und der gewählten Bearbeitungsstrategie ab. Neben der reinen Bearbeitung der Verzahnungsgeometrie können mit einem 5-Achs-Bearbeitungszentrum von HELLER auch Rohlinge mit Standard-Dreh- oder Fräswerkzeugen vorbearbeitet werden. up-gear Technology - Werkzeugklassifizierung: A1 Schruppen A2 Schruppen A3 Schruppen A4 Universal A5 Profilfräsen Typ A Schruppen der Zahnlücke Typ B Bearbeitung der Protuberanz B Protuberanz Typ C Schlichten der Zahnflanken Verstellbar C1 Universal C2 Schlichten von Profilen 4
Typ A Schruppfräsen der Zahnlücke A1 Schruppen Entwickelt für maximalen Materialabtrag. Die Plattengröße ist zwecks Minimierung der Bearbeitungsdurchgänge optimiert. Dadurch werden die Taktzeiten verkürzt. A2 Schruppen Für den zweiten Schritt im Bear bei tungspro zess. Entwickelt zum Abtrag von Werkstoff aus dem Zahngrund. A3 Schruppen Ist auf die spezifische Zahnlücke anzupassen, um ausreichend Freiraum zwischen Fräser und Verzahnung bei der Bearbeitung des Bauteils sicherzustellen. A4 Universal Eine Alternative zu A1-A3 und A5 für Hersteller, die nach einer universelleren Lösung suchen, also dort, wo die Produktivität nicht vorrangig ist. Geeignet für Anwender, die geringere Anfangsinvestitionskosten möchten und ggf. keine drei Fräser zum Schruppen benötigen/einsetzen wollen. A5 Formfräsen Optimiert zur Bearbeitung der Zahnflanken. Verfügbar in zwei Ausführungen, eine für die Bearbeitung konkaver Zahnflanken und eine für konvexe Zahnflanken. Typ B Bearbeitung der Protuberanz B Protuberanz Entwickelt für die Bearbeitung von Protuberanzen. Dank der hohen Anzahl effektiver Zähne sind die Bearbei tungszei ten sehr kurz. Typ C der Zahnflanken nach der Wärmebehandlung des Bauteils C1 Universal Hochpräzisionswerkzeug zum Schlichten der Zahnflanken. Für optimale Präzision kann jede Wendeplatte zur Minimierung des Rundlauffehlers eingestellt werden. Dies garantiert eine ausgezeichnete Oberflächengüte des Zahnrads. C2 Schlichten von Profilen Wie bei C1 ist jede Wendeplatte individuell einstellbar. Die Präzision dieser Fräser ist extrem hoch. Im Vergleich zu C1 sind beide Werkzeuge optimal ausgelegt für höchstmögliche Produktivität und Bauteilqualität. 5
Wahl des korrekten Werkzeugsatzes Wir unterstützen Sie dabei, ein exakt auf Ihre spezifischen Bedürfnisse angepasstes up-gear Werkzeugpaket zu finden. Je nach Art der zu fertigenden Zahnräder und des voraussichtlichen Produktionsvolumens stellen wir Ihnen ein optimales Werkzeug zusammen, das Ihre Fertigungsziele erfüllt: maximale Produktivität oder größte Flexibilität. Die Abbildung unten zeigt drei Werkzeugsätze zur Bearbeitung von Kegelradverzahnungen je nach Produktionsweise und Fertigungsanforderungen. Die zwei wesentlichen Aspekte, die es zu berücksichtigen gilt, sind Produktivität gegenüber Flexibilität und Kleinserienfertigung gegenüber Mittelserienfertigung. Der Basissatz ist für die Kleinserienfertigung und maximale Flexibilität konzipiert. Er besteht aus wenigen Werkzeugen, von denen jedes maximale Flexibilität bietet. So kann zum Beispiel ein Werkzeug für sämtliche Schruppbearbeitungen eingesetzt werden, die Taktzeiten sind jedoch länger. Der Erweiterte Basissatz ist eine Option für den Zwischenbereich. Er bietet eine begrenzte Anzahl optimierter Werkzeuge zum Schruppen plus flexiblen Einzelfräsern zum Vorschlichten und Schlichten. Der Leistungssatz bietet die größtmögliche Produktivität bei der Mittelserienfertigung. Sämtliche Werkzeuge sind für die jeweiligen Bearbeitungsschritte optimiert. FLEXIBILITÄT PRODUKTIVITÄT LEISTUNGSSATZ: A1 A3 A4 2) A2 B A3 ERWEITERTER BASISSATZ: BASISSATZ: A4 Schruppen und Vorschlichten Vor der Wärmebehandlung B 1) Wird nur beim Schlichten gehärteter Bauteile benötigt. Der Arbeitsgang erzeugt eine gleichmäßige Werkstofffläche für die darauffolgende Bearbeitung mit Schlichtwerkzeugen. 2) Der gleiche Werkzeugkörper kann verwendet werden, jedoch sind andere Wendeplattensorten erforderlich. Vorschlichten 1) Nach der Wärme behandlung A4 A4 2) Schlichten Vor oder nach der Wärmebehandlung A5 A5 A5 A5 C2 C2 C1 C1 PRODUKTIONSVOLUMEN MITTEL KLEIN Anwendungsbereich: Optimal: Werkzeug ist für eine spezifische Anwendung zur Maximierung der Produktivität optimiert. Möglich: Einsatz des Werkzeugs zum Abtrag des gekennzeichneten Werkstoffs möglich, jedoch sind mehr Durchgänge (d. h. längere Taktzeiten) erforderlich, als mit optimierten Werkzeugen. 6
Die Auswahl des Werkzeugsatzes hängt in großem Maße von der Produktionsweise und dem voraussichtlichen Produktionsvolumen ab. Einer der drei vorgestellten Werkzeugsätze Leistungssatz, Erweiterter Basissatz oder Basissatz ist auf Ihre spezifischen Fertigungsanforderungen, d. h. Anzahl der Bauteile, Vielfalt der Zahnräder, akzeptable Ausgangsinvestitionen, Wendeplattenkosten usw. perfekt ausgelegt. Alle Aspekte müssen analysiert werden, um den optimalen Werkzeugsatz für Ihren spezifischen Bedarf zu finden. Nach Analyse der jeweiligen Produktionsart (Klein- oder Mittelserienfertigung) bieten Ihnen Sandvik Coromant und Gleason/ HELLER die ökonomischste und perfekt auf Ihre Anforderungen zugeschnittene Lösung an. FLEXIBILITÄT PRODUKTIVITÄT MITTEL LEISTUNGSSATZ: Kosten pro Bauteil Wendeplattenkosten Werkzeuginvestition ERWEITERTER BASISSATZ: Kosten pro Bauteil Wendeplattenkosten Werkzeuginvestition BASISSATZ: Kosten pro Bauteil Wendeplattenkosten PRODUKTIONSVOLUMEN Werkzeuginvestition KLEIN 7
up-gear Technology Der Prozess Die up-gear Technology kann sowohl zur Hart- als auch Weichbearbeitung eingesetzt werden, das heißt zur Bearbeitung vor und nach dem Härten. 1 2 1. Zahnradkonstruktion Das Zahnrad wird mit Hilfe gängiger Designsoftware konstruiert. 2. Prozessplanung Basierend auf dem gewählten Werkzeug zur Bearbeitung der Verzahnung werden die Bearbeitungsdurchgänge zum Schruppen, Vorschlichten und Schlichten geplant. 55. Bearbeitung Nach der Prüfung des NC-Programms wird das Kegelrad mit dem gewählten Werkzeugsatz hergestellt. 6. Wärmebehandlung Nach der Weichbearbeitung wird das Zahnrad gehärtet. 6 8
3. NC-Programmierung 3 up-gear Zyklen vereinfachen die Ge nerie rung des NC-Programms. 7. Bearbeitung 4 Nach der Wärmebehandlung wird das Zahnrad vorgeschlichtet, so dass das Aufmaß möglichst gleichmäßig und gering ist. Im Anschluss erfolgt eine Schlichtbearbeitung mit Hochpräzisions- Schlichtfräsern. 7 4. Virtuelle Bearbeitung Die mit der Maschine gelieferte virtuelle Bearbeitungssoftware simuliert den Fertigungsprozess. Dadurch können Kollisionen von Maschine und Zahnrad sowie Werkzeug und Zahnrad vermieden werden. 8. Messung Die Endkontrolle der Verzahnungsqualität. Falls Korrekturen notwendig sind, können die Korrekturdaten ganz einfach in die Maschinensteuerung eingegeben werden. 8 9
Anwendungsbeispiele Anwendungsbeispiel 1 Schruppen vor Wärmebehandlung Bauteildaten Durchmesser: 778 mm (30.630 Zoll) Modul / DP: 14.2 mm / 1.789 Anzahl der Zähne: 38 Maschine: Gleason-HELLER MCH 280-C Bearbeitungszeit up-gear Technology Zyklen, Schruppen = 90 Minuten Anwendungsbeispiel 2 Schruppen & Schlichten Bauteildaten Durchmesser: 300 mm (11.811 Zoll) Modul / DP: 5.68 mm / 4.472 Anzahl der Zähne: 36 Maschine: Gleason-HELLER FP 4000 Bearbeitungszeit up-gear Technology Zyklen, Schruppen = 12 Minuten up-gear Technology Zyklen, Schlichten = 40 Minuten 10
up-gear Technology Einfach Kein Eingriff in vorhandene Prozesse Benutzerfreundliche Eingabe an Maschinensteuerung Flexibel 5-Achs-Bearbeitungszentrum kann auch für andere Bauteile eingesetzt werden Herstellung unterschiedlicher Verzahnungen Schnell Reduktion der Bearbeitungszeit um ein Drittel im Vergleich zum Schaftfräsen Zeitersparnis durch Komplettbearbeitung in einer Aufspannung Profitabel Geringere Stückkosten im Vergleich zum Schaftfräsen 11
+ DEUTSCHLAND SCHWEIZ ÖSTERREICH Sandvik Tooling Deutschland GmbH SANDVIK AG Sandvik in Austria Geschäftsbereich Coromant Bereich Coromant Gesellschaft m.b.h Postfach 10 44 51 Postfach 3869 Scheydgasse 44 40035 DÜSSELDORF CH-6002 Luzern A-1210 WIEN 21 Heerdter Landstraße 243 Telefon: +41 (0) 41 368 34 34 Telefon: +43 (0) 1 277 37-0 40549 DÜSSELDORF Telefax: +41 (0) 41 368 33 75 Telefax: +43 (0) 1 277 37-8 Telefon: +49 (0) 211 / 50 27 0 Telefax: +49 (0) 211 / 50 27 500 www.sandvik.coromant.com C-1140:545 GER/01 AB Sandvik Coromant 2012.06 Auf umweltfreundlichem Papier gedruckt.