WFL Millturn Technologies die neue M30 Standardmaschine
Eine Kleinserienproduktion von wiederkehrenden Werkstücken ist die Kurbelwellen Komplettbearbeitung vor der Wärmebehandlung auf WFL Maschinen. Unser Kunde Thyssen Krupp Gerlach in Remscheid fertigt auf mehreren WFL Dreh-, Bohr- und Fräszentren geschmiedete Kurbelwellen für den Großdiesel aus LKW, Industriemotoren und Schiffsbau. Für WFL handelt es sich um eine Kernkompetenz mit mehreren hundert Maschinen weltweit im Einsatz. Die Betreuung durch Anwendungstechniker gab den Ausschlag. WFL konnte mehrere Referenzen nennen, die ebenfalls erfolgreich Kurbelwellen fertigen. Zudem war für uns wichtig, dass WFL für die Bearbeitung der Hublager erprobte Standardzyklen anbieten konnte. Dennoch waren zunächst auch Maschine eines Wettbewerbers im Visier. Im Laufe der Gespräche und bei den Probebearbeitungen ist man zu der Überzeugung gekommen, dass die Betreuung durch Anwendungstechniker bei WFL einfach besser ist. Aber auch ansonsten ist die Maschine ein wahrer Alleskönner, wie bereits ein Blick auf die temperaturstabilisierte Dreh-Bohr-Fräseinheit zeigt. Sie ermöglicht dank B-Achse sämtliche Bearbeitungen und Messoperationen in jedem Winkel zum Werkstück. Im Drehbetrieb wird der Werkzeugträger indexiert und hydraulisch geklemmt, so dass auch bei schweren Schnitten oder eventuellen Kollisionen die Spindellager vor Schäden geschützt werden. youtube WFL
Eine weitere Anwendung an komplexen Teilen sind Kurbelwellen und Nockenwellen für den Rennsport. Diese binnen weniger Stunden aus dem Vollen zu spanen, gehört zu den schwereren Übungen der Fertigungstechnik. Der österreichische Werkzeugmaschinenbauer WFL beherrscht sie. Auf einem einzigen Zentrum der Baureihe Millturn und in nur zwei Spannungen spant der österreichische Werkzeugmaschinen-Hersteller WFL Millturn Technologies, Linz, Rennsport-Kurbelwellen. Damit wird die Fertigung dieser Werkstücke auch in Kleinstserien wirtschaftlich interessant.
Die für das Drehmoment zuständige, exzentrische Anordnung der Hubzapfen ist dabei das Hauptproblem. Bei zentrisch gespanntem Werkstück rotieren die Hubzapfen in einem Flugkreis, der dem Hub der Kurbelwelle entspricht. Die Hubzapfen drehen sich exzentrisch um die Drehmitte und können in Drehmaschinen nicht bearbeitet werden. Daher werden sie in der Regel durch Außenfräsen, Wirbeln, Drehschälen oder durch Drehen mit exzentrischer Spannung auf mehreren Maschinen und Aufspannungen.
Der Einsatz solch verketteter Verfahren hat bei großen Serien und der möglichen Automation einen Sinn, macht aber bei der Einzel- und Kleinserienfertigung wenig Sinn. Die anteiligen Rüst-, Programmier- und Aufspannvorgänge treiben die Durchlaufzeit und damit die Kosten stark in die Höhe.
Turnkeylösungen für verschieden Branchen
Auf den Millturn-Zentren dagegen sind die Funktionen einer vierachsigen Drehmaschine, eines Fünf-Achsen-Bearbeitungszentrums, einer Tieflochbohrmaschine und einer 3D-Messmaschine zusammengefasst. Das Ergebnis ist eine fertig bearbeitete, einbaufertige Kurbelwelle. Der Vorteil zählt doppelt denn bei verformungssensiblen Teilen wie Kurbelwellen und Nockenwellen schlagen die verschiedenen Zerspanungsabläufe immer wieder auf die Lauftoleranzen durch. Werden alle Bearbeitungsschritte hingegen ohne Umspannen erledigt, lassen sich möglicherweise anfallende Deformationen rasch durch einfaches Entspannen der Welle beheben.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit, das Werkstück innerhalb des Prozesses zu messen. Noch vor dem ersten Schnitt wird über einen Messtaster die exakte Umfangs- und Längslage des Rohteils in der Maschine festgestellt. Die Bearbeitung erfolgt dann relativ zu diesen ermittelten Bezugspunkten. Dadurch sind Spannfehler ausgeschlossen und die Drehbearbeitung des Rohling kann beginnen.
Die Herstellung des Hubzapfen geschieht durch einen Stirndrehfräser, der durch Interpolation der drei Achsen X, Y und C dem exzentrisch rotierenden Hubzapfen folgt und als Summe der Bewegungen einen exakt kreisrunden Querschnitt fräst. Zapfen, die breiter sind als der Fräserdurchmesser, werden durch einen zusätzlichen Vorschub in Längsrichtung Z erzeugt.
Kritisch ist hier die Fertigung von Freistichen und Entlastungsnuten. Prinzipiell gibt es mehrer Typen von Freistichen. Was sie im Kern unterscheidet, ist der Schwierigkeitsgrad. Werden mit den ersten beiden über schräg gestellte Fräswerkzeuge noch befriedigende Ergebnisse erzielt, galten bei der dritten Variante Profilverzerrungen bislang als unvermeidbar. Dank einer Neuentwicklung der WFL lassen sich diese Freistiche nun jedoch auch durch eine Wangen-Drehbearbeitung erzeugen. Bei der Maß- und Oberflächengüte müssen keine Abstriche gemacht werden. Ein Drehwerkzeug folgt der exzentrischen Rotation des Hubzapfens, wobei seine Synchronbewegungen intern über die Steuerung generiert werden. Um eine perfekte Kontur des Freistichs zu erzeugen, wird die Synchronbewegung durch zwei zusätzliche Bewegungen der X- und der Z-Achse überlagert. Die erforderliche Schnittgeschwindigkeit resultiert aus der Rotation des Hubzapfens und der Synchronbewegung des Werkzeuges. Ein Softwarepaket, das WFL eigens für Anwendungen dieser Art entwickelt hat, erleichtert die Generierung der NC-Programme.
Tieflochbohren der Ölbohrungen Intelligente 18xD Bohrstange, In-Process-Rundheits- und Oberflächenmessung
Das Tieflochbohren der Ölbohrungen per B-Achse in sämtlichen Winkellagen problemlos möglich. Mittels 120 bar Kühlmitteldruck durch die Frässpindel ist der Einsatz hochproduktiver Einlippenbohrer möglich. Unterschiedliche Mitnahmegeometrien und Verzahnungen können durch Einsatz von Abwälzfräswerkzeugen in hoher Qualität erzeugt werden. Durch die stufenlose Positionierung des Abwälzfräsers kann der Steigungswinkel des Fräsers kompensiert werden, was die Erzeugung diverser Verzahnungsquerschnitte erheblich erleichtert. Ein Zeilenfräsen nach zuvor bekanntem Geometrie des Zahn und der Lücke ist ebenfalls möglich wie eine Innenverzahnungs-Stoßen.
Kurbelwellen ProspektWFL gehört zu den Pionieren der Dreh-Fräsbearbeitung und bietet Technologie für die Komplettbearbeitung schwieriger Teile seit mehr als 20 Jahren an.
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