Schleifen von großen Zahnrädern

Die Serienproduktion von großen Zahnrädern erfordert ein hohes Maß an Qualität, Exzellenz und Kontinuität in der Produktion. Besonders im Vordergrund steht die maximale Synergie zwischen der Schleifmaschine, dem Schleifprozess und der Schleifscheibe. Nach mehreren erfolgreichen Versuchen auf verschiedenen Klingelnberg Höfler Rapid-Schleifmaschinen, die mit Kunden in deren Produktionsstätten durchgeführt wurden, hat Krebs & Riedel mehrere Großaufträge zum Schleifen von großen Zahnrädern aus dem Ausland erhalten und die neuen Premium-Schleifscheiben prozesssicher eingeführt.

Krebs & Riedel ist ein Hersteller von Schleifscheiben für das Verzahnungsschleifen im Automobil- und Elektromobilsektor. Das Familienunternehmen expandiert mit der Premiumproduktreihe Blue Moon TZ auch in andere Sektoren, in denen Großgetriebe hergestellt werden.

Die Windkraft hat in den vergangenen Jahren maßgeblich dabei dazu beigetragen, CO2-Emissionen zu sparen. Windkraftanlagen werden immer größer und leistungsfähiger, während die Produktionskosten gesenkt werden müssen. Dies erfordert Produktionsmethoden, mit denen die Zahnräder kostengünstig und in hoher Qualität hergestellt werden können, selbst bei komplexen Flankenmodifikationen.

Die Größe von Zahnrädern in der Windkraft liegen typischerweise zwischen 800 und 4000 Millimetern. Manche Getriebe können sogar einen Durchmesser von 8000 Millimetern erreichen und bis 100 Tonnen wiegen. Die gängige Größe im Bereich der Außenverzahnungen liegt bei einem Durchmesser von 1200 Millimetern und bewegt sich zwischen den Modulen 12 und 52. Die Profilschleifscheiben haben typischerweise einen Durchmesser von 100 bis 450 Millimetern.

Synergie ist sehr wichtig

Nur eine perfekt geschliffene Verzahnungsgeometrie stellt die optimale Kraftübertragung für einen hohen Wirkungsgrad der Windkraftanlagen bei hoher Laufruhe sicher. Schleifbrand darf dabei keinesfalls entstehen, denn die Kräfte, die auf das Getriebe einwirken, sind sehr hoch, und ein Ausbrechen der Zähne sehr kostspielig. Hochpräzise Verzahnungsqualität ist bei Klingelnberg und Krebs & Riedel eine Selbstverständlichkeit. Sie erhöht die Lebensdauer der einzelnen Getriebekomponenten und leistet damit einen wesentlichen Beitrag zur Senkung der Wartungs- und Produktionskosten.

Um die maximale Synergie zwischen der Schleifmaschine und der Schleifscheibe zu erreichen, optimiert Krebs & Riedel den Prozess mit anwendungstechnischem Support bei Kunden in der ganzen Welt und bietet mit der Blue Moon TZ eine Premiumschleifscheibe mit einem präzisionsgeformten Schleifkorn an.

Besonders kühler Schliff

Die Premiumschleifscheibe zeichnet sich durch eine sehr hohe Schnittleistung und ein sehr hohes Abtragsvolumen aus. „In einigen Versuchen betrug die Abtragsleistung (Q’w) mehr als 30 mm³/mms", sagt Sigurd De Ridder, Senior Anwendungstechniker bei Krebs & Riedel, der weltweit Versuche und Prozessoptimierungen bei Kunden durchführt. Er sagt: "Präzisionsgeformte Schleifkörner sind heute Stand der Technik. Blue Moon™ TZ ist in seiner Leistung mit anderen auf dem Markt erhältlichen präzisionsgeformten Schleifkornarten vergleichbar. Es ist selbstschärfend, sehr scharfkantig, mikrokristallin und hat eine längliche trapezförmige Stabform." Die homogene Porenstruktur der Blue Moon™ TZ trägt zu einer extremen Verbesserung des gesamten Kühlsystems während des Schleifvorgangs bei. Aufgrund der offenen Struktur wird die gesamte Schleifscheibe sofort von der Kühlflüssigkeit durchflutet. Selbst bei extremer Abtragsleistung wird der Span von der Kontaktfläche weg transportiert. Dadurch wird Hitzeeintrag vermieden, die zu thermischen Schäden am Zahnrad führen könnte.

In Serienproduktion

Im Durchschnitt aller Versuche auf Klingelnberg Höfler Rapid 2500 Maschinen hatte Sigurd De Ridder folgende Ergebnisse beim Schleifen: Ein kühlerer Schliff und eine längere Standzeit, verbunden mit einer bis zu 20 Prozent schnelleren Schleifzeit im Vergleich zu Standardschleifscheiben.

Die längere Standzeit und die höhere Schleifleistung tragen dazu bei, die Kosten zu senken und die gleiche oder sogar eine bessere Qualität des Zahnrads zu erzielen. Im Durchschnitt aller Versuche beim Abrichten erzielte De Ridder folgende Ergebnisse: 20 Prozent längere Abrichtintervalle, 30 Prozent geringere Zustellung, was auch zu einer längeren Standzeit der Abrichtscheibe führt. Ein weiterer Nebeneffekt ist, dass die Maschinen nach der Optimierung einen geringeren Stromverbrauch haben.

Mit Präzision und Flexibilität

Die Profilschleifmaschinen der Rapid-Baureihe für große Werkstücke sind für Bauteildurchmesser bis 8000 Millimeter ausgelegt. Je nach Anforderung sind sie mit einem erweiterten Hubbereich (L-Variante) ausgestattet und darüber hinaus in zwei Varianten verfügbar. Neben der Standardkonfiguration ist die Maschine auch mit kleinem Schleifkopf zur Aufnahme von sehr kleinen Schleifscheibendurchmessern lieferbar.

In allen Konfigurationen sind Maschinen der Rapid-Baureihe in kürzester Zeit durch optionale Innenverzahnungsschleifarme von Außen- auf Innenverzahnungen umrüstbar. Darüber hinaus tragen die spezielle Anordnung der Maschinenachsen, ein thermisch stabiles und nahezu schwingungsfreies Maschinenbett aus Mineralguss sowie verschleißfreie Torque-Antriebe im Maschinentisch und der Schleifkopf für 5-Achsen-Schliff zur Präzision, zur Qualitätskonstanz sowie zu einer enormen Flexibilität bei.

Durch den hochflexiblen Schleifkopf mit integriertem 3D-Taster und Anpassung des Schrägungswinkels während des Schleifprozesses können Verzahnungen je nach zulässigen Abweichungen im 1-Flanken-Schliff oder im 2-Flanken-Schliff topologisch modifiziert werden. Dabei stellen die Messungen mit den optional erhältlichen Prüfeinrichtungen bereits während des Schleifprozesses ein kontrolliertes Schleifergebnis sicher.