Die Herstellung von Stirn- oder Kegelrädern für den Getriebebau stellt immer höhere Ansprüche an Maschinen und Werkzeuge. Denn die Qualitäts- und Genauigkeitsanforderungen steigen in diesem Bereich der Feinzerspanung seit Jahren kontinuierlich an.
„Wo früher Verzahnungsgüten von 8 oder 9 nach DIN 3961 ausreichten, verlangen die Kunden heute oft Qualitäten der Stufen 7 oder 6. Und wer Getriebe-Zahnräder für den Motorsport fertigt, muss sogar Verzahnungsgüten von 5 oder gar 4 realisieren. Nach wie vor gilt dabei, dass die Zulieferer unter hohem Kostendruck agieren müssen“, berichtet Volker Schlautmann. Er ist Leiter der Sparte Spannzeuge von RINGSPANN und weiß daher auch um die Schlüsselfunktion, die den eingesetzten Spannmitteln unter diesen Bedingungen zufällt.
Mit der Zielsetzung, den Zulieferern ein spanntechnisches System anbieten zu können, das sie bei der Umsetzung der steigenden Qualitätsansprüche unterstützt und ihnen gleichzeitig wieder mehr wirtschaftlichen Spielraum verschafft, initiierte er die Entwicklung des mechanischen Dehnhülsen-Spanndorns. Die Vorstellung dieses Innenspannsystems mit der Kurzbezeichnung HDDS war eines der Technologie-Highlights auf dem diesjährigen EMO-Messestand von RINGSPANN.
Wirtschaftlich und tolerant
Der Dehnhülsen-Spanndorn ist als mehrteilige Konstruktion ausgelegt und eine überaus wirtschaftliche Alternative zu den gerade in der Verzahnungstechnik weit verbreiteten Hydrodehnspannzeugen. Dazu erläutert Volker Schlautmann: „Unser HDDS bietet eine Rundlaufgenauigkeit von ≤ 5 µm und erreicht eine absolute Aufweitung, die vier Mal größer ist als die der meisten hydraulischen Spannzeuge. Er kann daher auch Werkstücke mit Bohrungen bis zur Toleranzklasse IT10 aufnehmen. Allein mit diesen Merkmalen übertrumpft er viele Hydrodehnspannzeuge deutlich.“ Dazu muss man wissen, dass sich die meisten hydraulischen Spannzeuge nur zur Aufnahme von Werkstückbohrungen bis zur Toleranzklasse IT7 eignen.
Intern abgeschlossen wurde die Entwicklung des HDDS bereits Mitte letzten Jahres. Seitdem konnte sich das mechanische Innenspannsystem bereits in zahlreichen anspruchsvollen Anwendungen erste Lorbeeren verdienen.
In der Fertigung eines Schweizer Getriebebauers beispielsweise konnte der HDDS seine Leistungsfähigkeit beim hochgenauen Schleifen von Stirnrädern messtechnisch abgesichert nachweisen. Dort wurde die Plan- und Rundlauf-Genauigkeit des Dehnhülsen-Spanndorn von RINGSPANN zunächst anhand eines Kontrollwerkstücks mit einer taktilen Messvorrichtung mikrometergenau überprüft und anschließend an einem Original-Rohling mit einem modernen Koordinaten-Messystem verifiziert.
„In beiden Fällen übertraf unser HDDS die Erwartungen des Kunden. Schon im Testlauf zeigte das Messgerät für die Genauigkeiten im den Planlauf ≤ 2 µm und im Rundlauf ≤ 3 µm an. Beim Original-Werkstück lag die erzielte Geometriegenauigkeit der Evolventenverzahnung – dieser Begriff bezeichnet die kraftoptimierte Formgebung der Zahnflanken – weit innerhalb der Toleranzgrenzen“, berichtet Volker Schlautmann.
Vereinfache Automation dank großer Dehnung
Viele der ersten Anwendungen dokumentieren nicht nur die hohe Präzision des Dehnhülsen-Spanndorns, sondern zeigen auch, dass er – nicht zuletzt dank seiner hohen Dehnrate – die einfache Umsetzung vollautomatisierter Fertigungskonzepte unterstützt. Da nämlich hydraulische Dehnspanndorne physikalisch bedingt eine eher geringe Dehnrate haben, verlangen sie den für ihre Zuführung und Positionierung eingesetzten Handlingvorrichtungen eine hohe kinematische Präzision ab. Das aber erfordert recht hohe Investitionen in die Mess- und Steuerungstechnik der Peripherie. „Unser HDDS befreit den Anwender von diesem Aufwand und ermöglicht ihm den günstigen Einstieg in die vollautomatisierte Bearbeitung“, sagt Spanntechnik-Spezialist Schlautmann.
Gleichzeitig entlastet der Dehnhülsen-Spanndorn den Anwender von einer weiteren Sorge: Da er eine rein mechanische Lösung verkörpert, ist sein Einsatz völlig frei vom Leckage-Risiko, wie man es von den hydraulischen Spannsystemen kennt. Das bedeutet eine höhere Prozesssicherheit bei der Serienbearbeitung, da eine undichte Stelle an einem Hydrodehnspannzeug ja stets gleichbedeutend ist mit Prozessunterbrechung, Fehlfunktion und Instandsetzung. „Die einzige potenzielle Verschleißquelle unseres HDDS sind seine Spannscheiben. Das sind aber Qualitätsprodukte aus unserer eigenen Herstellung, die sich vom Anwender sehr einfach austauschen lassen – dazu muss der Spanndorn nicht mal von der Spindel genommen werden“, betont Volker Schlautmann.
Praktikabel auch bei kurzen Spannlängen
Auf dem EMO-Messestand von RINGSPANN erfuhren die Besucher auch, dass sich der Dehnhülsen-Spanndorn sogar als eine praktikable Lösung für die Bearbeitung von Werkstücken mit sehr kurzen Spannlängen erweist. „Die Mechanik unseres HDDS übt einen Plananzug aus, bei dem das Werkstück gegen eine Anlage gedrückt und ausgerichtet wird. Dieser Vorgang gewährleistet zugleich das genaue Zentrieren und Spannen von Werkstücken mit kurzen Spannlängen“, erklärt Volker Schlautmann. Sogar abgesetzte Bohrungen, deren Innengeometrie von einer Nut unterbrochen ist, lassen sich mit dem HDDS ohne zusätzliche Hilfsmittel präzise und sicher spannen.
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