Mit möglichst wenigen Werkzeugen ein komplettes Bauteil bearbeiten – das ist das Ziel vieler Zerspaner. Doch gerade bei komplexen Komponenten des Antriebsapparats sind mehrere Arbeitsgänge nötig und jeder davon bringt seine eigenen Herausforderungen mit sich. Am Beispiel einer Antriebswelle zeigen wir fünf typische Bearbeitungsaufgaben und wie Sie diese optimal und wirtschaftlich mithilfe unserer Dreh- und Stechwerkzeuge lösen.

Drehen und Stechen mit engen Toleranzen

Eine häufige Bearbeitungsaufgabe, bei der verschiedene Dreh- und Stechwerkzeuge zum Einsatz kommen, ist die Herstellung einer Antriebswelle. Solche Antriebswellen sorgen für eine Kräfteübertragung in Anlagen, Maschinen und Fahrzeugen. Damit sind Antriebswellen in vielen Branchen unverzichtbar, von der Automobil- und Zulieferindustrie über die Antriebstechnik bis hin zum Maschinen- und Anlagenbau.

Diese Bauteile, die später höchsten Festigkeits- und Zähigkeitsanforderungen standhalten müssen, werden oft aus hochfesten und legierten Stählen hergestellt. In unserem Beispiel ist das 42CrMo4. Die Festigkeit dieses Materials liegt im Bereich zwischen 900 und 1200 N/mm2. Die Bearbeitung erfolgt zum Beispiel auf einem Dreh-Fräszentrum. Dabei ist eine sichere Innenkühlung zu empfehlen, um dem Verschleiß der Schneidplatten vorzubeugen. Außerdem wird so verhindert, dass zum Beispiel Späne in der Nut stecken bleiben und so zum Werkzeugbruch führen. Auch für eine gute Oberflächenqualität ist es wichtig, dass Späne schnell und sicher wegtransportiert werden. In unserem Bearbeitungsbeispiel wird eine Innenkühlung mit einer Emulsion bis 40 bar verwendet.

Die Besonderheiten des Bauteils sind die engen Toleranzen. Diese sind vor allem für die anschließende Weiterverwendung wichtig. Denn dann kommen noch weitere Komponenten hinzu, die zum Beispiel als Gegenstück über die Steckverzahnung mit unserer Antriebswelle verbunden werden. Wie diese genauen Bearbeitungen möglich sind? Im Folgenden sehen Sie unsere Lösungen.

Bearbeitung Nr. 1: Ausdrehen der Innenkontur

Voraussetzung für diese Bearbeitungsaufgabe ist das Vorbohren der zentralen Bohrung. Als Bohrpionier nutzen wir hierfür natürlich einen Gühring-Vollhartmetallbohrer. Anschließend wird die Bohrung auf Fertigmaß bearbeitet. In unserem Beispiel muss das Drehwerkzeug dafür sehr lang auskragen, was wiederum zu Instabilität des Werkzeugs führt. Bisher hatte dies zur Folge, dass die Qualität der Oberflächen schwankte und Rautiefen zwischen 5 und 10 µm aufwies. Außerdem waren nur Vorschübe bis 0,06 mm möglich, was zu einer langen Bearbeitungszeit führte.

Abhilfe schafft hier unser System 110, ein besonders stabiles Werkzeugsystem für schwierige Anwendungsfälle mit einem Schaftdurchmesser von 10 mm. Ob lange Auskragungen, große Stechbreiten oder große Bearbeitungstiefen: Die Möglichkeiten des Systems 110 sind vielfältig. Das Problem der schwankenden Oberflächenwerte lösen wir, indem wir unser System 110 mit einer speziellen Wiper-Geometrie versehen. Diese sorgt für eine effektive Glättung der Oberflächen. Ein weiterer Vorteil der Wiper-Geometrie ist die Möglichkeit, den Vorschub deutlich zu erhöhen. Dies verkürzt die Bearbeitungszeit und führt zu einer höheren Produktivität. Zur Erhöhung der Standzeit, kommt unsere selbstentwickelte TiAlN-nano A Schicht zum Einsatz.

Schnittparameter:

  • Schnittgeschwindigkeit: 100 m/min
  • Vorschub: 0,10 mm/U
  • Zustellung: 0,20 mm
  • Erhöhung des Vorschubs von 0,06 mm auf 0,10 mm und dadurch Reduzierung der Bearbeitungszeit
  • Höherer Vorschub führt zu besserer Spanbildung bzw. Spanbruch
  • Gleichbleibende Standzeit
  • Konstante Oberflächengüte mit Rautiefen zwischen 2 und 4 µm

Bearbeitung Nr. 2: Fräsen einer Wellenverzahnung nach DIN 5482

Die Antriebswelle soll am Außendurchmesser mit einer Wellenverzahnung versehen werden. Diese dient später der formschlüssigen Übergabe der Drehbewegung, indem sie sich mit einer entsprechenden Nabe verbindet. Beim Fräsen des Profils kommt es auf hohe Genauigkeit und eine hohe Oberflächengüte an. Im vorliegenden Fall ging es zusätzlich um eine mögliche Verkürzung der Bearbeitungszeit. Beim Fräsen lässt sich dies durch die Erhöhung der Zähnezahl erreichen, was bei beengten Platzverhältnissen nicht immer einfach ist.

Hier ist das System 305 das Werkzeugkonzept der Wahl. Aufgrund seiner kompakten Bauart ist dieses Sonderwerkzeug zudem besonders stabil. Auf einem Fräskörper mit Innenkühlmittelzufuhr lassen sich trotz eingeschränkter Platzverhältnisse vier Wendeschneidplatten anbringen. Diese bieten mit ihren 3 nutzbaren Schneiden auch eine gute Wirtschaftlichkeit. Ihre Gühring-eigene Sondergeometrie ist an die Bauteilanforderungen angepasst. Beschichtet sind diese Wendeschneidplatten mit der FIRE-Schicht, die sich in der Stahlbearbeitung bewährt hat.

Schnittparameter:

  • Schnittgeschwindigkeit: 100 m/min
  • Vorschub pro Zahn: 0,01 mm
  • Zustellung: 2,20 mm
  • Anzahl Schnitte: 1
  • erhöhte Zähnezahl führt zur Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit um 50 %
  • Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit um 40 %
  • starke Reduzierung der Taktzeit führt zur Steigerung der Produktivität
  • Verbesserung der Oberflächengüte von Rz 6 µm auf Rz 4 µm

…. Fortsetzung folgt!

In unserer neuen Reihe stellen wir uns Monat für Monat den Herausforderungen bei der Dreh- und Stechbearbeitung am Beispiel einer Antriebswelle. Nächsten Monat erfahren Sie an dieser Stelle, wie ein Formeinstich am Außendurchmesser mit einer Zeitersparnis von ca. 20 Sekunden pro Bauteil gelingt. Das wollen Sie nicht verpassen? Dann abonnieren Sie jetzt unseren kostenlosen Newsletter!

Das könnte Sie auch interessieren: