VarioChamfer: Innenverzahnen und Entgraten in einem einzigen Prozess

VarioChamfer, das neue, patentierte Verfahren von PRÄWEMA ermöglicht bei der Herstellung von Zahnrädern das Wälzschälen und Entgraten in nur einer Aufspannung und sorgt damit für deutlich mehr Effizienz im Fertigungsprozess.

Das Kernstück von VarioChamfer ist ein rotierendes Werkzeug inklusive Werkzeugspindel. Das Entgraten erfolgt kontinuierlich am rotierenden Werkstück, wobei das Übersetzungsverhältnis durch die spezifische Auslegung bestimmt wird und dem Verhältnis der Anzahl der Zähne zwischen Werkzeug und Werkstück entspricht.

Dies ähnelt zunächst dem herkömmlichen Herstellungsverfahren von Zahnrädern. Allerdings wurden für bisherige Lösungen sogenannte Entgratomat- oder ähnliche Verfahren eingesetzt. Diese sind jedoch auf Außenverzahnungen von Zahnrädern „spezialisiert“. Bei Innenverzahnungen, die aufgrund der engen Platzverhältnisse in der Regel nicht gut zugänglich sind, kommen diese an ihre Grenzen. Bauteile in hochwertigen Elektroantrieben bieten diesbezüglich besonders große Herausforderungen.

Effiziente Bearbeitung von Komponenten für Elektroantriebe

PRÄWEMA ist seit Jahrzehnten ein namhafter Hersteller von Werkzeugmaschinen für die Automobilindustrie und Marktführer beim Verzahnungshonen. Der Boom der Elektromobilität und die Nachfrage nach entsprechenden Bauteilen gaben den Anstoß, den effizienten Verzahnungsprozess um einen rationellen Entgratprozess zu erweitern. Das Ergebnis ist VarioChamfer. Die Integration des Entgratens in die Verzahnungsmaschine sollte außerdem möglichst geringe Auswirkungen auf die Gesamtbearbeitungszeit der Bauteile mit sich bringen.

Stufenplaneten und Hohlräder in einer Aufspannung verzahnen und entgraten

VarioChamfer bietet vor allem für die neuralgischen Komponenten in Planetengetrieben eine Lösung: bei den sogenannten Stufenplaneten (vgl. Abb. 1) sowie dem Hohlrad (vgl. Abb. 2).

Beim Stufenplaneten bilden zwei unterschiedlich große Verzahnungen mit geringem Abstand zueinander das Werkstück. Die Teile werden heutzutage üblicherweise mittels Wälzschälen, z.B. auf der Präwema SynchroFormV, bearbeitet. Wie bei jeder zerspanenden Bearbeitung, entsteht auch bei diesem Prozess ein Grat an der Austrittsseite des Schälwerkzeuges. Dieser befindet sich unweigerlich genau zwischen den beiden Verzahnungen, die in der Regel mit geringem Abstand zueinander angeordnet sind. An dieser Stelle spielt das VarioChamfer-Verfahren aufgrund seines platzsparenden Werkzeuges seine volle Stärke aus (vgl. Abb. 3).

Bei Hohlrädern handelt es sich um innenverzahnte Bauteile. Auch hier entsteht der Grat durch Herstellung an der Austrittsseite der Verzahnung. Da sich dieser Bereich im Inneren der Aufspannung befindet, unterliegt man hier geometrischen Restriktionen. Mit einem gleichgearteten Werkzeug wie für den Stufenplaneten kann auch hier kollisionsfrei in das Werkstück eingetaucht und das Werkstück angefast werden.

Beim VarioChamfer-Verfahren besteht insbesondere der Vorteil, dass man das Werkstück in der gleichen Aufspannung entgraten kann, in der es verzahnt wurde (vgl. Abb. 3). Es ist kein Ablegen und Wenden und somit keine weitere externe Lösung notwendig. Das Werkstück wird direkt nach dem Verzahnen entgratet.

VarioChamfer hilft, Investitionskosten zu sparen

VarioChamfer ermöglicht, Prozesse in den Fertigungslinien auf engem Raum zusammenzufassen – so lassen sich Investitionskosten für eine weitere Maschine einsparen. Alle Bearbeitungsschritte erfolgen inline in einer Maschine. Das ist besonders in der Serienfertigung von Getriebekomponenten von hoher Bedeutung. So lässt sich dank VarioChamfer beispielsweise ein Stufenplanet innerhalb kürzester Zeit – in weniger als zehn Sekunden – entgraten.

Anlehnung an Prinzipien der Kinematik

Die grundlegende Idee von VarioChamfer basiert auf dem schon lange bewährten Hinterlegungsfräsen. Mit diesem Verfahren lassen sich – in der Regel konische – Taschen in Zahnflanken einbringen. VarioChamfer und das Hinterlegungsfräsen nutzen Prinzipien der Kinematik, bei der Bewegungen von Körpern rein geometrisch mit den Größen Ort, Zeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung beschrieben werden: Auf dem Umfang des Werkzeuges befindet sich eine Schneide, die nach und nach in jede Lücke des Werkstückes taucht. Diese wird durch die in einem festgelegten Verhältnis gekoppelten Rotationsachsen erzeugt. Auf eine Achse heruntergebrochen, ist die wie folgt vorstellbar: Lässt man das Rad eines Fahrrades über einen Boden rollen, so zeigt das Ventil des Rades bei jeder Umdrehung einmal genau nach unten. Der Weg, der dabei zurückgelegt wird, ist immer der gleiche. Krümmt man den Boden nun zu einem Kreis, „taucht“ das Ventil, nachdem das Rad einmal durch den Kreis gerollt ist, an einer anderen Position ein, als bei der Umdrehung zuvor. Jedoch lässt sich das Verhältnis zwischen Rad und Durchmesser so wählen, dass das Ventil immer genau im gleichen Abstand eintaucht, nämlich dort wo die fiktive Lücke ist.

Möchten Sie mehr über VarioChamfer zum Verzahnen und Entgraten in einer Aufspannung erfahren? Suchen Sie andere Produkt- oder Technologielösungen rund um das Verzahnen? Nehmen Sie am besten direkt und unverbindlich Kontakt mit den Experten von PRÄWEMA Antriebstechnik auf.