Produktion von Kegelrad im Getriebebau

Linien-Lösung für das Kegelrad: In beiden Maschinen erfolgt der gleiche Bearbeitungsprozess. Bild: EMAG

Wie lassen sich hier sinkende Stückkosten realisieren? Mit der Entwicklung der zweispindligen Pick-up-Drehmaschine VL 1 TWIN gibt EMAG eine effektive Antwort. Die Maschine bearbeitet simultan zwei gleiche Bauteile. Eingebunden in eine Produktionslinie sorgt dieses Konzept für deutlich niedrigere Taktzeiten. Welche Leistungssprünge sind bei Planetenrädern oder Kegelrädern möglich?

Die Wandlerautomatik ist im Automobilbau (wieder) im Kommen – unter anderem, weil viele Hersteller bei der Konstruktion von modernen Hybridantrieben auf diese Technologie setzen, wie man hier nachlesen kann. Im Kern besteht das Getriebe aus gekoppelten Planetenradsätzen mit jeweils drei Planetenrädern und einem Sonnenrad. Bei vier Radsätzen sind also 16 dieser Zahnräder im Getriebe verbaut.

Vor diesem Hintergrund kann es nicht überraschen, dass an einzelnen Produktionsstandorten pro Jahr bis zu einer Million Planetenräder entstehen – und genau für diese Stückzahlen wurde die VL 1 TWIN von EMAG entwickelt, wie Björn Svatek, Sales & Marketing Director Modular Solutions bei EMAG, erklärt: „Wir setzen bei dieser doppelspindligen Maschine auf eine Simultanbearbeitung von zwei gleichen Bauteilen in einem Arbeitsraum. Der Ansatz führt zu hohen Ausbringungsmengen in kurzen Zeiträumen.“

Video: Doppelspindliges Drehzentrum VL 1 TWIN – EMAG

Planetenrad: Niedrige Taktzeiten

Der Blick auf den Produktionsablauf beim Planetenrad macht die Vorteile dieses Ansatzes besonders deutlich. Zum Einsatz kommen hier zwei Maschinen, die per TrackMotion-Automationssystem miteinander verkettet sind. Zunächst entnimmt der dazugehörige Hub-Wendewagen zwei Bauteile vom Speicherband und führt sie der ersten Maschine zu.

Hier werden die Bauteile per Pick-up-Spindel in den Arbeitsraum transportiert und die erste Seite des Innen- und Außendurchmessers drehbearbeitet. Nach Abschluss des Prozesses wendet der Hub-Wendewagen die Bauteile um 180 Grad und transportiert sie zur zweiten VL 1 TWIN. In dieser Maschine erfolgt das Plandrehen der zweiten Seite des Außendurchmessers.

Produktion von Planetenrad im Getriebebau
Der Gesamtprozess für das Planetenrad vollzieht sich mit einer Taktzeit von rund 20 Sekunden für zwei Bauteile. Bild: EMAG

Abschließend landet das fertige Bauteil per TrackMotion auf dem Speicherband, das bis zu 400 Fertigteile auf den integrierten Stacker-Einheiten aufnehmen kann. Die Taktzeit für zwei Bauteile beträgt rund 20 Sekunden, die Span-zu-Span-Zeit nur knapp 5 Sekunden. (Mehr Infos zu der Funktionsweise des dazugehörigen TrackMotion-Automationssystems finden Sie auf der EMAG Webseite.)

Leistungswerte der Maschine punkten

Entscheidend für diese Produktivität sind die technischen Daten und Ausstattungsdetails der VL 1 TWIN. Dazu gehören etwa Pick-up-Spindeln mit hohen Antriebswerten von 9,9 kW und 136 Nm bei 40% ED sowie der verschleißfreie Linearantrieb in der X-Achse mit einer ebenso hohen Beschleunigung von 8 m/s2.

Seine hohe Dauergenauigkeit ermöglicht es beispielsweise, die H6-Passungen der Hauptbohrung des Planetenrads prozesssicher herzustellen. Grundsätzlich wichtig für den Prozess ist auch, dass sich Durchmesser und Länge (X-/ Z-Richtung) der zwei Bauteile unabhängig voneinander korrigieren lassen, weil die Spindelkästen autark verfahren können. Das garantiert Prozesssicherheit nach einem Wechsel der Wendeplatten.

Kegelrad: Komplette Weichbearbeitung in einer Maschine

Simultanprozess für hohe Stückzahlen im Getriebebau
In der Maschine erfolgt an zwei identischen Werkstücken ein Simultanprozess mit sehr hoher Dynamik. Bild: EMAG

Auch bei der Herstellung von Kegelrädern für Differentialgetriebe kommt die Maschine zum Einsatz. Von Bedeutung ist dabei, dass viele Kegelräder mittlerweile per Schmiedeprozess hergestellt werden. Anschließend haben sie eine „finish-bearbeitete“ Kegelradverzahnung, die in der Weichbearbeitung per VL 1 TWIN nur einen Drehprozess in einer Aufspannung durchläuft.

Dabei vollziehen sich vier Bearbeitungsschritte an zwei Bauteilen mit einer Taktzeit von rund 25 Sekunden: Das TrackMotion-System transportiert die Bauteile zur Maschine. Hier erfolgt eine zentrale Bohrung „ins Volle hinein“, das Schruppen der Kalotte sowie das Schlichten von Bohrung und Kalotte. Bei der Spannung des Bauteils kommt eine spezielle Lösung zum Einsatz, die die Verzahnung des Bauteils negativ abbildet und so die Stabilität des Prozesses garantiert.

Eine ähnliche Wirkung hat das Maschinenbett aus Mineralit®, denn der Polymerbeton reduziert die Schwingungen während des Bohrprozesses und garantiert so eine zusätzliche Präzision. Interessant ist darüber hinaus die möglich Linienlösung für das Kegelrad, bei der zwei VL 1 TWIN per TrackMotion verkettet werden und dann jeweils den gleichen Prozess vollziehen (OP 10 – OP 10, OP 10 – OP 10). So steigen die produzierten Stückzahlen im Zeitfenster natürlich weiter an. Das hohe Tempo des TrackMotion-Greifers garantiert den Zu- und Abtransport an beiden Maschinen.

Niedrige Investitionskosten

Letztlich können vergleichbare VL-1-TWIN-Lösungen bei vielen Bauteilen wie Nockenstücken, Lagerringen oder Flanschen zum Einsatz kommen. „Anwender profitieren in jedem Fall von sinkenden Stückkosten, kurzen Taktzeiten und einer hohen Prozesssicherheit“, so Björn Svatek.

In diesem Zusammenhang ist wichtig, dass die Experten von EMAG durch ein konsequentes Kostencontrolling den Preis pro Spindel deutlich reduziert haben. Das trägt zu niedrigen ‚Cost per Piece‘ bei – ein herausragendes Argument, dass zum aktuellen Markterfolg der Maschine entscheidend beiträgt.

Differentialgetriebe: Dauerhaft wichtig

Ob Benziner, E-Mobil oder Hybridantriebe – Differentialgetriebe, mit denen sich die Drehzahlen zwischen beiden Rädern ausgleichen lassen, bleiben dauerhaft im Fokus der Produktionsplaner. Folglich dürften auch die Stückzahlen in der dazugehörigen Kegelradproduktion weiter ansteigen. Mehr zur Bedeutung des Differentials lesen Sie hier im EMAG Blog.