Seit ihrer Einführung vor einigen Jahren dominiert die S 400 GS den Markt für Schabradschleifmaschinen durch ihre überragende Schnelligkeit und Genauigkeit. Warum also der zuletzt durchgeführte Aktualisierungsschritt? Ganz einfach - Wir haben unseren Kunden zugehört und die Maschine nochmals verbessert. Immerhin wollen wir auch weiterhin die beste Schabradschleifmaschine auf der Welt anbieten - und das mit Abstand!
Wie von vielen Kunden gewünscht besitzt die S 400 GS ab sofort eine zusätzliche CNC-Achse. Die neue Achse hat die Aufgabe, das Werkstück axial zur Werkstückbohrung zu bewegen. Auf den Schlitten, der die Pendelbewegung ausführt (B-Achse), ist ein sich im rechten Winkel dazu bewegender Schlitten mit vorgespannter Rollenführung und einer hochpräzisen Kugelumlaufspindel aufgesetzt. Diese lineare Bewegung wird von einem bürstenlosen Motor mit einem Drehmoment von 1 Nm erzeugt, und die korrekte Positionierung der Achse wird mit Hilfe eines Heidenhain-Glasmaßstabs mit einer Auflösung im µm-Bereich ermittelt. Eine Hydraulikbremse hält die gewünschte Position. Für alle Funktionen sowie die koordinierte Steuerung der Achse bezogen auf die anderen zur Erzeugung des Profils verwendeten Achsen ist die Siemens-Steuerung 840D verantwortlich. Die S 400 GS verfügt damit über 9 CNC-Achsen – mehr als jede andere Schabradschleifmaschine. Die zusätzliche Achse führt zu unmittelbaren Vorteilen, die sich wie folgt zusammenfassen lassen:
1) Verzicht auf die hinteren Distanzelemente = größere Präzision
Weil das Werkstück bezogen auf die durch die Mitte der Schleifspindel verlaufende Achse bewegt werden kann, kann auf Distanzelemente verzichtet werden, die bislang erforderlich waren, um eine einwandfreie Zentrierung des Werkstücks gegenüber der Schleifspindel zu erreichen. Damit wird erstens eine größere Präzision beim planen Positionieren des Werkstücks erreicht, da keine Summenfehler durch mechanische Ausführungstoleranzen von Distanzelementen mehr vorliegen. Zweitens erhält man ein hundertprozentiges Ergebnis bei der Ermittlung der genauen Mitte des Zahns, also des Kontaktpunkts des größten Außendurchmessers der verwendeten Schleifscheibe. Durch den Verzicht auf Distanzelemente müssen keine Kompromisse eingegangen werden, um eine einwandfreie Zentrierung zu erreichen. Durch die neue Achse (X11) werden somit die Maschineneinrichtvorgänge erheblich verkürzt, und das gewünschte Profil wird wesentlich problemloser und trotzdem äußerst präzise erzeugt. Dies gilt besonders dann, wenn Flankenlinien und Evolventen korrigiert werden müssen. Tests haben ergeben, dass die Maschineneinrichtzeit, die einen großen Teil der unproduktiven Nebenzeiten ausmacht, um ca. 30 % verkürzt werden kann.
2) Vereinfachtes Prüfsystem = größere Zuverlässigkeit und geringere Kosten
Durch die Verwendung der neuen Achse vereinfacht sich auch das bisherige System zur Prüfung des Werkstücks in der Maschine. Der bisherige Arm, der an einer CNC-Führung montiert war, damit sich der Fühler am gesamten Profil des Zahns entlang bewegen konnte, ist durch einen am Unterbau montierten Fühlerarm ersetzt, der sich nur innerhalb eines Winkels von 90° bewegt. Die Prüfung der gesamten Länge des Zahns wird durch die kontrollierte Verschiebung der neuen X11-Achse gewährleistet. Für die interpolierte Radial- und Rotationsbewegung, die erforderlich ist, um die Evolvente zu kontrollieren, sind weiterhin B- und A-Achse zuständig. Ein angenehmer Nebeneffekt macht die maschinenintegrierte Prüfeinheit für den Anwender noch interessanter: Das wesentlich einfachere System kann jetzt auch günstiger angeboten werden – die Einsparungen werden direkt an den Kunden weitergegeben.
3) Bearbeitung von Werkstücken mit größerer Zahnbreite = größere Flexibilität
Wenn bei Werkstücken mit großer Zahnbreite korrekte Profile über die gesamte Länge geschliffen nur der Mittelteil des Zahns ganz präzise bearbeitet. Folglich können die Anwender die Vorteile von Werkzeugen mit großer Zahnbreite (beispielsweise von Diagonalschabrädern) bestmöglich ausnutzen. Zudem erlauben größere Hübe die bessere Verteilung der Schneidkraft auf eine größere Anzahl von Zähnen, so dass der Verschleiß verringert und damit die Standzeit des Werkzeugs erhöht wird.
Problemstellung Verwundene Profile
Das Schleifen mit feststehender Schleifscheibe führt im Allgemeinen zu einer leichten Verformung der bearbeiteten Oberfläche. Misst man ein auf diese Weise geschliffenes Profil an drei Stellen, so ergeben sich Winkel- und Profilabweichungen unterschiedlichen Ausmaßes. Diese Art von Fehler bezeichnet man als Verwindung. Sie wird durch geometrische Phänomene verursacht, die mit dieser Art von Prozess und der Krümmung beim Eingriff von Schleifscheibe und Zahn zusammenhängen. Die Verwindung entsteht während der Eingriffsphase der Profilerzeugung.
Lösung
Die spezielle Samputensili-Bediensoftware dient dazu, die Verwindung zu kontrollieren. Dabei können Fehler sowohl der Flankenlinie als auch der Evolvente unter Kontrolle gebracht werden. Die Software ermöglicht es dem Bediener, während des Profilerzeugungshubs mehrere spezifische Parameter direkt über eine Eingabe in die Steuerung zu beeinflussen und der Verwindungsneigung entgegenzusteuern. Die Korrektur dieser Parameter beeinflusst die Achsen über eine spezielle Interpolation. Die Auswirkungen der Verwindung werden dynamisch korrigiert, und das Profil bleibt innerhalb der zulässigen Toleranzgrenzen.
