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Messtaster Schneller verzahnt dank integrierter Messung

| Autor / Redakteur: Winfried Weiland, Leiter Marketing Blum-Novotest / Anne Richter

Bei Schuler Pressen werden Verzahnungen neu mit Profilfräsern hergestellt. Eine Schlüsselrolle spielt dabei der scannende Messtaster TC64-Digilog von Blum-Novotest, mit dem die Qualität der Verzahnung kontrolliert werden kann und der Prozess in sich geschlossen und überprüfbar ist.

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Der Messvorgang des TC64-Digilog erzeugt 570 000 Messwerte pro Antriebswelle und stellt die hohe Qualität sicher.
Der Messvorgang des TC64-Digilog erzeugt 570 000 Messwerte pro Antriebswelle und stellt die hohe Qualität sicher.
(Bild: Blum Novotest)

Im Pressenbau haben Zuverlässigkeit und Qualität höchsten Stellenwert. Schliesslich sind Grosspressen eine langfristige Anschaffung, die oft jahrzehntelang laufen und praktisch rund um die Uhr im Einsatz sind. Ausfälle einer Pressenlinie werden schnell teuer, deshalb müssen Ersatzteile kurzfristig zur Verfügung stehen. Jedoch ist eine präventive Ersatzteillagerhaltung weder für den Kunden noch für den Hersteller wirtschaftlich. Ein Schlüsselteil einer Servopresse sind die bis zu vier Antriebswellen pro Maschine, welche die Kraft übertragen. Zahnräder und Antriebswelle bilden ein grosses Untersetzungsgetriebe, das über einen Exzenter die Auf- und Abbewegung der Presse erzeugt. Eine einzelne Antriebswelle der beschriebenen Presse wiegt 690 Kilogramm, die Welle ist über 1700 Millimeter lang, die Doppelschrägverzahnung mit schmaler Mittelnut hat einen Durchmesser von 440 Millimetern.

Verzahnung der Antriebswelle mit einem speziell angefertigten Profilfräser

Bisher wurde die Verzahnung bei Schuler Pressen ausschliesslich mit Verzahnungsmaschinen der Firma Maag-Zahnräder & -Maschinen AG, die jedoch 1989 den Bau dieser Maschinen aufgab, hergestellt. Diese zeichneten sich vor allem durch eine hohe Reproduzierbarkeit aus, auch wenn die Herstellung einer Antriebswelle damit sehr lange dauerte. «Alleine das Stossen der Verzahnung benötigte 16 bis 19 Stunden. Hinzukommen weitere Bearbeitungsschritte auf Dreh-, Fräs- und Schleifmaschinen, bis aus den vorgedreht angelieferten Schmiederohlingen ein geometrisch fertiges Antriebsritzel entstanden ist, das anschliessend noch warmbehandelt wird», berichtet Thomas Vujica aus der Fertigungsplanung und NC-Programmierung. «Das Handling der fast 700 Kilogramm schweren Teile zwischen den verschiedenen Bearbeitungsmaschinen ist umständlich und aufwendig und trägt zur langen Fertigungszeit bei.»

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Aufgrund der Tatsache, dass die bewährten Maag-Maschinen am Markt nicht mehr verfügbar waren, musste Schuler Pressen neue Wege gehen, um zwangsläufig aufkommende Fertigungsengpässe zu vermeiden. Heute wird die Verzahnung der Antriebswelle auf einem Dreh-Fräs-Bearbeitungszentrum mit einem speziell angefertigten Profilfräser hergestellt und darauf auch gemessen. Früher hingegen waren die Formabweichungen der Zahnflanken nicht direkt zu messen. Dies war bei den Verzahnungsmaschinen auch nicht notwendig, weil diese so gebaut sind, dass sich immer eine Evolvente ergibt. Erst mit dem Umstieg auf die Fertigung der Verzahnung im Dreh-/Fräszentrum wurde das Messen zum Thema. So behalf man sich, indem man die Antriebswellen zu einem externen Anbieter transportierte, der jede einzelne Welle auf einer speziellen Messmaschine vermessen hat. Doch das dauerte je nach Auftragslage und Wartezeit zwei bis drei Wochen. Damit war der Zeitvorteil der Fräsbearbeitung wieder dahin.

Komplette Vermessung eines Zahnrads in 13 Minuten

Auf der Messe AMB 2014 sah Thomas Vujica dann bei Blum-Novotest den digital-analogen Messtaster TC64-Digilog im Einsatz, wie er eine Fläche beziehungsweise eine Linie auf dieser Fläche scannte. «Der Digilog-Messtaster kann nicht nur digital / schaltend messen, sondern auch per analogem Scan ein Mass erfassen. Dadurch ist es möglich, den Taster über eine Oberfläche zu führen und kontinuierlich Messdaten zu erfassen», erläutert Erhard Strobel aus dem Vertrieb von Blum-Novotest. «Im Hause Schuler Pressen erkannte man schnell, dass diese Messmethode die Lösung für das Mess­problem sein würde. Beim Blum Tech-Talk wurde dann das Thema der Verzahnungsmessung vertieft und daraufhin ein Testaufbau im Juni 2015 vereinbart.» Im Rahmen der durchgeführten Tests zeigte sich sehr schnell, dass die vorhandenen Schwankungen der C-Achse Einfluss auf die scannende Messung der Zahnflanken hatten. Die Spezialisten entwickelten dann eine Methode, bei der sie bei stillstehendem Werkstück eine Gerade, die Erzeugende bzw. Berührlinie, scannend messen, womit sie eine reproduzierbare und schnelle Messmethode gefunden hatten. Die komplette Vermessung eines Zahnrads umfasst 144 Messungen schräg entlang der gesamten Zahnflanke – 36 Zähne mit je zwei Flanken und das in beiden Hälften der Doppelschrägverzahnung – und dauert lediglich 13 Minuten durch die Scangeschwindigkeit von 1,8 m/min. «Dabei erzeugt der Digilog-Messtaster 570 000 einzelne Messwerte», ergänzt Erhard Strobel. «Beim Messen kommen nur Linearachsen zum Einsatz, damit etwaige Fehler der Rotationsachse, die bei der Herstellung verwendet wurden, nicht miterfasst werden.»

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