"Costs per piece" für Kegelräder massiv reduziert
VL 1 TWIN von EMAG
Pkw-Kegelräder sind Massenbauteile. Zulieferunternehmen produzieren die zentralen Zahnräder des Differentialgetriebes millionenfach – kein Wunder: In jedem einzelnen dieser Ausgleichsgetriebe befinden sich vier Exemplare. Dazu kommt, dass der Anteil von Allradfahrzeugen (inklusive zweier Differentialgetriebe) zunimmt. Folglich steigen auch die Kegelrad-Stückzahlen an und bei vielen Zulieferunternehmen rücken die Produktionsprozesse des Bauteils in den Fokus. Gesucht werden neue Maschinenbaulösungen, die deutlich niedrigere „Costs per piece“ und eine gleichbleibend hohe Qualität garantieren. Mit der zweispindligen Pick-up-Drehmaschine VL 1 TWIN hat EMAG eine solche Lösung entwickelt: Sie bearbeitet mit hohem Tempo zwei gleiche Kegelräder simultan in einem Arbeitsraum. Zudem ist es einfach möglich, diese Maschine per Roboterzelle und Schwenktisch zu beladen. So verkürzt sich die Taktzeit auf bis zu 4,5 Sekunden.
Allrad-Fahrzeuge sind auf dem Vormarsch. In Deutschland zum Beispiel beträgt ihr Anteil bei den Neuzulassungen mittlerweile rund 20 Prozent. In anderen Ländern wie Schweden oder der Schweiz ist der Anteil noch höher. Einher geht diese Entwicklung mit deutlich steigenden Produktionszahlen beim Kegelrad, das wie jedes Massenbauteil im Automobilbau unter einem wachsenden Kostendruck steht. Sein Produktionsprozess beginnt zumeist mit einem anspruchsvollen Schmiedeprozess, bei dem das Bauteil seine charakteristische Kegelradverzahnung erhält.
Es folgen diverse Drehprozesse: Die Kegelfläche gegenüber der Verzahnung, ein kleiner Absatz auf der Kegelfläche, die Innenbohrung und eine Planfläche werden auf diese Weise fertiggestellt. Ob diese Prozesse direkt im Rahmen einer abschließenden Hartbearbeitung erfolgen oder alternativ jedes Bauteil zunächst weich und später noch einmal hart gedreht wird, hängt von der individuellen Produktionslösung des Herstellers ab. „In jedem Fall geht es darum, sehr große Mengen kosteneffizient, schnell und fehlerfrei zu bewältigen“, erklärt Daniele Loporchio, Technical Sales Manager bei EMAG. „Genau daraufhin haben wir die VL 1 TWIN ausgelegt. Die Maschine ist für die Weich- und Hartbearbeitung von ganz unterschiedlichen Kegelrädern bis zu einem Durchmesser von 75 Millimetern ideal geeignet.“
Taktzeit von nur 20 Sekunden
Eine entscheidende Rolle spielt das Grundprinzip dieser Pick-up-Drehmaschine: Sie ist mit zwei Pick-up-Spindeln (9,9 kW/136 Nm bei 40 % ED) ausgestattet, mit deren Hilfe immer eine Parallelbearbeitung an zwei gleichen Kegelrädern mit hohem Tempo erfolgt (OP 10 – OP 10): In nur fünf bis sechs Sekunden be- und entladen die beiden Spindeln den Arbeitsraum.
Die oben beschriebenen Bearbeitungsschritte erfolgen dann hintereinander und in einer Aufspannung mit einer gesamten Taktzeit von rund 25 bis 40 Sekunden (je nach Bauteilgröße und -art). Dabei beträgt die durchschnittliche Span-zu-Span-Zeit knapp sechs Sekunden. Eine spezielle Spannlösung bildet die Verzahnung des Bauteils negativ ab und hält es die ganze Zeit über stabil in Position. Zusätzlich kann mit der VL 1 TWIN „ins Volle gebohrt“ werden. So entsteht die zentrale Bohrung des Kegelrads.
Der ganze Ansatz dieser Maschine führt einerseits zu hohen Ausbringungsmengen in kurzen Zeiträumen. Andererseits haben die Entwickler durch ein konsequentes Kostencontrolling den Preis pro Spindel deutlich reduziert. Das trägt ebenso zu den niedrigen Stückkosten mit bei.
Bauteilqualität mit im Fokus
Für Bauteilqualität und Prozesssicherheit sorgen eine ganze Reihe von EMAG-typischen Ausstattungsmerkmalen. So hat die VL 1 TWIN ein Maschinenbett aus Mineralit®, das die Schwingungen während des Drehprozesses deutlich reduziert. Längere Werkzeugstandzeiten (und somit sinkende Werkzeugkosten) sind eine direkte Folge. Die Spindelkästen können autark verfahren. Durchmesser und Länge (X-/ Z-Richtung) der beiden Bauteile lassen sich somit unabhängig voneinander korrigieren, wenn Abweichungen – beispielsweise nach einem Wechsel der Wendeschneidplatten – auftauchen. Wichtig ist auch der verschleißfreie Linearantrieb in der X-Achse inklusive direkten Wegmess-Systemen. Er verfügt über eine Beschleunigung von 8 m/s2 mit hoher Dauergenauigkeit. Zusätzliche Präzision garantieren die Rollenführungen in allen Linearachsen.
VL 1 TWIN per Roboter beladen
Die konkrete Produktionsaufgabe rund um das Kegelrad inklusive Automation und Verkettung wird von EMAG sehr flexibel entwickelt und an die Aufgabe des Kunden angepasst. Technische Ausgangsbasis für den Teilefluss ist die integrierte Pick-up-Automation, die den Teilefluss innerhalb der Maschine verantwortet. Um das Produktionsvolumen zu steigern, können EMAG Entwickler die VL 1 TWIN mit einer leistungsstarken Roboterzelle und einem Schwenktisch kombinieren. Dabei wird der Greifer präzise an die Bauteilform angepasst.
Vorpositionierte Bauteilbehälter vereinfachen den Transport sowie das Be- und Entladen. Auf diese Weise sinkt einerseits die Taktzeit auf bis zu 4,5 Sekunden ab und individuelle Prozessabläufe sind einfach abbildbar. Andererseits lassen sich weitere Prozesse wie zum Beispiel das Messen, Markieren und Reinigen taktzeitparallel in den Prozess integrieren.
Darüber hinaus ist möglich, zwei VL 1 TWIN mit der angesprochenen Roboterzelle oder alternativ mit dem TrackMotion-Automationssystem von EMAG (OP 10 – OP 10, OP 10 – OP 10) zu beladen. Bei Letzterem greift der sogenannte TransLift (ein Hub-Wendewagen mit Elektrogreifer) Rohteile von einem Zuführband und transportiert sie zu den Maschinen. So werden beide Maschinen im schnellen Wechsel be- und entladen – eine zugleich leistungsstarke und sehr kompakte Lösung für vier Spindeln.
Auch für den Elektroantrieb relevant
Niedrige Investitions- und Produktionskosten, kurze Taktzeiten und eine hohe Prozesssicherheit – auf dieser Basis sehen sich die Maschinenbauer ideal gerüstet für die Produktionsaufgabe „Kegelrad“. „Das Differentialgetriebe bleibt über alle Antriebsarten hinweg vom klassischen Verbrenner bis zu reinen Elektroantrieben relevant. Wer seine Produktion jetzt modernisieren und sich für wachsende Stückzahlen vorbereiten will, sollte sich diese Technologie in jedem Fall einmal genauer anschauen“, betont Loporchio abschließend. „Wir sind überzeugt davon, dass die VL 1 TWIN für viele Kegelrad-Produzenten eine Ideallösung darstellt.“
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