Profil- und Wälzschleifen: Gibt Verzahnungen den letzten Schliff.

Im letzten Blogbeitrag haben wir über die Hartfeinbearbeitung Schälwälzfräsen, einem Verfahren mit geometrisch bestimmter Schneide, berichtet. Das Profil- und Wälzschleifen gehört im Gegensatz dazu in die Gruppe der Verfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide.

Die höheren Anforderungen an die Leistung und an das Geräuschverhalten hoch beanspruchter Getriebe verlangen nach der Wärmebehandlung eine Hartfeinbearbeitung der Zahnflanken. Fertigungsbedingte Mass- und Formabweichungen aus der Vorbearbeitung und der Wärmebehandlung werden mittels dieser Feinbearbeitung aufgehoben.

Im letzten Blogbeitrag haben wir über die Hartfeinbearbeitung «Schälwälzfräsen», einem Verfahren mit geometrisch bestimmter Schneide, berichtet. Das Profil- und Wälzschleifen gehört im Gegensatz dazu in die Gruppe der Verfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide.

Bei der Hartfeinbearbeitung von Verzahnungen mit geometrisch unbestimmter Schneide wird zwischen abrichtbaren und nicht abrichtbaren Schleifwerkzeugen unterschieden. Die abrichtbaren Verfahren werden dann noch entsprechend dem Erzeugungsprinzip der Evolvente in profilgebende (Profilschleifen) und wälzende (Wälzschleifen) Verfahren unterteilt. Bei beiden Verfahren zerspant das Schleifwerkzeug das Werkstück, um die verlangte Verzahnungsqualität, Verzahnungsmodifikation und Oberflächengüte zu erreichen. Das Abrichtwerkzeug profiliert und schärft das Schleifwerkzeug im Neuzustand und bereitet verschlissene Schleifwerkzeuge auf.

Das Profilschleifen

Das Profilschleifen gehört zu den abbildenden Verfahren. Hier entspricht die Kinematik der des Profilformfräsens mit einem scheibenförmigen Werkzeug. Das Profil der Schleifscheibe entspricht dabei bei geradverzahnten Werkstücken dem Stirnprofil der zu fertigenden Lücke. Bei Schrägverzahnungen jedoch muss das Profil durch die Projektion der Berührlinie zwischen Schleifscheibe und Werkstück in den Achsschnitt der Schleifscheibe ermittelt werden. In der Industrie hat sich dieses Verfahren zur Hartfeinbearbeitung von aussen- und innenverzahnten Stirnrädern bewährt, weshalb es heute zu den am häufigsten eingesetzten Schleifverfahren bei Prototypen- und Kleinserienfertigung zählt.

Vorteile des Profilschleifens:

• Günstige Schleifscheiben
• Schnelles Profilieren von Korrekturen und Sonderprofilen
• Flexibel einsetzbar
• Schleifen von Segmenten und nicht wälzbaren Profilen möglich
• Tendenziell höhere Profilgenauigkeit gegenüber dem Wälzschleifen

Nachteile:

• Höhere Bearbeitungszeiten gegenüber Wälzschleifen
• Tendenziell weniger hohe Teil- und Rundlaufgenauigkeit gegenüber dem Wälzschleifen

Das Wälzschleifen

Das Wälzschleifen gehört – wie der Name schon sagt – zu den wälzenden Verfahren. Hier wird ein schneckenförmiges Werkzeug benützt, dessen Profil im Stirnschnitt der Schnecke eine Evolvente aufweist. Durch die gleichzeitige abwälzende Bewegung von Werkstück und Schnecke wird die Form der Evolvente am Werkstück kontinuierlich erzeugt. Da kein Teilvorgang stattfindet, zeichnet sich dieses Verfahren durch minimale Rundlauf- und Teilungsabweichungen aus. Das Zeitspannungsvolumen ist hier im Vergleich zu anderen Schleifverfahren sehr hoch, weil aufgrund des hohen Überdeckungsgrades meist mehrere Flanken gleichzeitig geschliffen werden.

Vorteile des Wälzschleifens:

• Hohe Rundlauf- und Teilungsgenauigkeit
• Konstante Evolventenform und Flankenlinie am ganzen Umfang der Verzahnung
• Kurze Bearbeitungszyklen
• Mehrgängiges Schleifen möglich
• Lange Werkzeugstandzeit
• Kleinere Schleifbrandgefahr durch kürzere Kontaktzeiten

Nachteile:

• Teurere Schleifscheiben gegenüber dem Profilschleifen
• Tendenziell längere Beschaffungsfrist der Scheiben

Profil- und Wälzschleifen bei der GROB AG

Das Verzahnungsschleifen ist eine unserer Kernkompetenzen und hat für uns in den letzten Jahren stetig an Wichtigkeit dazugewonnen. Die Nachfrage am Markt für hochpräzise und geschliffene Verzahnungen wird immer höher. Um der gestiegenen Nachfrage gerecht zu werden, haben wir sehr viel in unseren Maschinenpark sowie die Ausbildung unserer Mitarbeiter investiert. Mit der Beschaffung der Verzahnungsschleifmaschine LIEBHERR LCS 500 in einer für uns speziell angefertigten Ausführung konnten wir die Kapazitäten massiv ausbauen. Die Maschine wurde eigens für uns mit einem Sonderprogramm für den Maschinenbau ausgerüstet. Damit sind wir in der Lage, das Wälz- und Profilschleifen mit abrichtbaren Schleifscheiben in der gleichen Aufspannung zu kombinieren. Wir nutzen so die Vorteile beider Verfahren optimal. Da das Profilieren von Wälzschnecken sehr aufwendig ist, können wir in der gleichen Aufspannung zuerst mit einer Standardwälzscheibe vorbearbeiten und danach das Fertigschleifen mit Korrekturen mittels einer Profilscheibe ausführen. Dies verkürzt die Bearbeitungszeit, was schlussendlich zu geringeren Kosten führt.

GROB AG Nebikon, Rafael Fellmann