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Innovative Features AEMS und MTC für hohe Produktivität Schälwälzfräser schnell und präzise fertigen

| Redakteur: Anne Richter

Das Wälzschälverfahren (Power Skiving) verspricht eine hohe Produktivität und Flexibilität bei der Herstellung von Verzahnungen. Zum Fertigen der Werkzeuge hat Anca die GCX Linear entwickelt. Sie schleift Schälwälzfräser und Schneidräder in einem einzigen Arbeitsgang mit höchster Qualität.

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Das Power Skiving-Verfahren gewinnt an Popularität, denn die eingesetzten Schälwälzfräser können unterschiedlichste Verzahnungen produktiv und flexibel fertigen.
Das Power Skiving-Verfahren gewinnt an Popularität, denn die eingesetzten Schälwälzfräser können unterschiedlichste Verzahnungen produktiv und flexibel fertigen.
(Bild: Anca)

Aussen- und Innenverzahnungen und Gerad- und Schrägverzahnungen für Fahrzeuggetriebe sowie andere Zahnräder, Kupplungskomponenten, Steckverzahnungen, Wellen, Synchronisationsringe und Gleichlaufgelenkteile – Power Skiving – eine Kombination aus Wälzfräsen und -stossen – ermöglicht, qualitativ hochwertige Verzahnungen in kurzer Zeit herzustellen. Das unterstützt auch neue Entwicklungen bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen. «So ist es kein Wunder, dass dieses Verfahren zunehmend an Popularität gewinnt. Damit steigt selbstverständlich auch die Nachfrage nach Schälwälzfräsern. Auf diese Entwicklung reagieren wir mit unserer neuen Schleifmaschine GCX Linear, die wir auf der EMO vorgestellt haben. Die 5-Achsen-CNC-Schleifmaschine baut auf den besten Aspekten der bewährten Anca-Technologie auf und bietet damit eine speziell konzipierte Komplettlösung für die Herstellung und das Nachschleifen von Schälwälzfräsern und Schneidrädern», so Xiaoyu Wang, Produktmanager bei Anca.

Überwachtes Abrichten im Prozess

Für eine hohe Präzision der Werkzeuge ist das Abrichten des komplexen Schleifscheibenprofils von entscheidender Bedeutung. Die GCX Linear ermöglicht das Abrichten im Prozess mit hoher Rundlaufgenauigkeit. Dafür gibt es zwei Optionen: Zum einen kann der Werkstückstock der Maschine mit 3000 U/min eine 200 mm grosse Abrichtrolle aufnehmen und zum anderen kann zusätzlich ein sekundärer motorisierter Abrichter verwendet werden. Die integrierte Abrichtsoftware sorgt dabei für hohe Flexibilität. «Um den Abrichtprozess zu kontrollieren, haben wir unser neues Acoustic Emission Monitoring System (AEMS) entwickelt. Damit erweitern wir die Maschine sozusagen um ein Ohr, das auf die Feinheiten des Scheibenabrichtens abgestimmt ist», erklärt Xiaoyu Wang. «AEMS basiert auf einem Algorithmus für überwachtes maschinelles Lernen und kann so trainiert werden, dass es in der lauten Produktionsumgebung den richtigen Sound für ein perfektes Abrichten ausmacht. So werden Profile mit einer Genauigkeit von wenigen Mikrometern innerhalb kürzester Zeit erreicht und die Grössenreduzierung der Schleifscheibe minimiert.»

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LinX für Zuverlässigkeit und hohe Leistung

Die LinX-Linearmotoren von Anca für die Bewegung der X-, Y- und Z-Achse in Verbindung mit den Glasmassstäben sorgen für eine hervorragende Maschinenpräzision und -leistung. Die gesteigerte Genauigkeit erreichen die LinX-Linearmotoren mit der gleichmässigen Achsbewegung. Da es sich um kontaktlose Antriebe handelt, sind Abweichungen durch Verschleiss an dieser Stelle kein Thema mehr. Zudem reduzieren sich dank der hohen Achsgeschwindigkeit und Beschleunigung die Zykluszeiten. Dabei ist LinX weitgehend immun gegen Temperaturschwankungen. Durch das spezielle Design sind die LinX-Linearmotoren ideal für den Einsatz im rauen Schleifumfeld. Die Abdichtung nach IP67 (Schutz vor Staub und gegen zeitweiliges Untertauchen) verhindert das Eindringen von Schleifabfall in den Motor und verlängert so die Lebenszeit. Im Vergleich mit flachen Linearmotoren zeigen sich weitere Vorteile: Zum einen eliminiert das radiale Magnetfeld von LinX den Druck auf Führungen und Maschinenbett und zum anderen reduziert sich der Energiebedarf. Auch ist für LinX keine separate Kühl­einheit nötig, sondern es wird das Kühlsystem der Maschine verwendet. Der hochgenaue Werkstückstock sorgt zudem für eine verbesserte Indexpositionsgenauigkeit, die bei der Herstellung von Schälwälzfräsern und Schneidrädern unerlässlich ist. Direktantriebsspindel mit 37 kW (49 PS) Spitzenleistung und der BigPlus-Dorn runden die GCX Linear ab.

Bewegungstemperaturregelung steigert Produktivität

Anca hat zudem die GCX Linear mit der neuen, zum Patent angemeldeten Bewegungstemperaturregelung (MTC) ausgestattet. In die Firmware des Spindelmotors integriert verwaltet und reguliert der intelligente Regelungsalgorithmus aktiv die Temperatur der motorisierten Spindeln. Dazu Xiaoyu Wang: «Das bringt Vorteile: MTC minimiert die Aufwärmzeit der Maschine und sorgt für optimale Wärmestabilität beim Schleifen. Das steigert die Produktivität und die Maschinenauslastung. Es wird eine gleichbleibende thermische Stabilität der Spindel über lange Zeiträume erreicht und das unabhängig von Änderungen der Spindellast und -geschwindigkeit sowie der Kühlmitteltemperatur der Spindel. Das verbessert die Schleif-Ergebnisse erheblich.»

Abgestimmte Software und Automationslösungen

Verzahnungswerkzeuge wie Schälwälzfräser haben komplexe Geometrien, deren Entwurf auf einer schrittweisen Optimierung beruht. Deswegen ist das Softwarepaket der GCX Linear speziell auf das Schleifen von Verzahnungswerkzeugen ausgerichtet. Es enthält Design, Optimierung, 3D-Simulation, Programmierung der Schleifsequenzen und mehr. Beispielsweise kann damit anhand der Zahnraddaten das Werkzeug konzipiert werden. Auch ist es möglich, die Schälkinematik zu simulieren, um das Werkzeugdesign zu verifizieren und potenzielle Kollisionen auszuschliessen. So wird die Virtualisierung des gesamten Fertigungsprozesses unterstützt, was die Rüstzeit und den Ausschuss reduziert sowie eine optimierte Fertigung ermöglicht. Auch für die GCX Linear bietet Anca mit dem Robomate-Lader eine gute Automationslösung. Der Fanuc-Roboter lädt die Werkzeuge mit der hohen Genauigkeit und Zuverlässigkeit durch einmaliges Greifen direkt von der Palette in die Spanzange. Standardmässig ist der Lader mit zwei Paletten ausgestattet, kann jedoch auf vier Paletten erweitert werden – ohne dass mehr Aufstellfläche erforderlich ist. Die Paletten bieten eine hohe Kapazität, und so kann die Maschine stundenlang personallos betrieben werden. Die flexible Software braucht keine komplexe Roboterprogrammierung und ermöglicht, unterschiedliche Werkzeugtypen auf einer Palette zu bearbeiten.

Längere Laufzeiten mit der GCXcell Linear

Die GCXcell Linear bietet alle Funktionen und Merkmale der GCX Linear und verfügt zudem über einen Standard-Roboterlader für Werkzeugrohlinge und Schleifscheiben. Mit bis zu 24 Scheibenpaketen können mehrere Scheiben für verschiedene Werkzeuggrössen oder -typen parallel ohne zeitliche Verzögerung verfügbar sein. Auch ist das Laden grösserer Scheibendurchmesser möglich. Das bedeutet eine längere Lebensdauer der Scheiben und reduzierte Anforderungen beim Abrichten. Das Ergebnis: geringere Rüst- und Stillstandzeiten sowie eine maximale Produktivität beim Werkzeugschleifen. -ari- SMM

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