Der Konstrukteur 10/2021

KONSTRUKTIONSELEMENTE

KONSTRUKTIONSELEMENTE FLEXIBEL IN DER VERZAHNUNGSTECHNIK PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Besonders die mechanische Fertigung hochwertiger Stirn- und Kegelräder für den Getriebebau stellt hohe Anforderungen an die geometrische Genauigkeit. Hier bewährt sich der Einsatz eines Dehnhülsen-Spanndorns. Der Beitrag beschreibt, worauf es in der Konstruktion dabei ankam. Für Hersteller von Verzahnungsmaschinen und Anwender im Bereich der Feinzerspanung mit hohen Ansprüche an die Präzision und Flexibilität ihrer Spannzeuge empfiehlt Ringspann den mechanischen Dehnhülsen-Spanndorn HDDS. Als Alternative zu hydraulischen Dehnspannzeugen punktet er mit einer hohen Rundlaufgenauigkeit von weniger als fünf Mikrometer. Während erste Hersteller den patentierten HDDS als mögliche Standardkomponente ihrer Verzahnungsmaschinen testen, positioniert der Hersteller ihn auch als Komponente für den vereinfachten Einstieg in die automatisierte Fertigung. Mika Strandthaler, Freier Fachjournalist aus Darmstadt für RINGSPANN GmbH in Bad Homburg Besonders die mechanische Fertigung hochwertiger Stirn- und Kegelräder für den Einsatz im Getriebebau ist geprägt von steigenden Anforderungen an die geometrische Genauigkeit. Gaben sich die Kunden in diesem Sektor der Feinzerspanung lange Zeit mit Verzahnungsgüten von 8 oder 9 nach DIN 3961 zufrieden, müssen die Zulieferer heute meist Qualitäten der Stufe 7 oder 6 realisieren. Wer als Lieferant im Motorrennsport bestehen will, muss sogar Verzahnungsgüten von mindestens 5 oder 4 leisten. Derart hohe Genauigkeiten sind nicht ohne speziell dafür konzipierte Spannmittel zu erreichen. Volker Schlautmann, Leiter des Kundenteams Spannzeuge/ Welle-Nabe-Verbindungen von Ringspann: „Bestenfalls unterstützt ein solches Spannsystem den Verzahnungstechniker sowohl bei der Realisierung der stetig steigenden Qualitätsanforderungen als auch durch mehr anwendungstechnische und wirtschaftliche Flexibilität.“ Diese dreifache Zielsetzung war es dann auch, von der sich das Team um Volker Schlautmann bei der Entwicklung des Dehnhülsen-Spanndorns HDDS leiten ließ. Doch wie wurde diese Herausforderung gemeistert? 34 DER KONSTRUKTEUR 2021/10 www.derkonstrukteur.de

KONSTRUKTIONSELEMENTE Der Dehnhülsen-Spanndorn eignet sich für die Handund Kraftspannung und vereinfacht den Einstieg in die vollautomatisierte Fertigung, da Handlingsysteme und Mess- und Steuerungstechnik verzichtbar sind SPANNEN OHNE LECKAGE-RISIKO Als mechanisches Innenspannsystem will der HDDS nicht nur durch die Rundlaufgenauigkeit überzeugen, er bietet auch eine vier Mal größere absolute Aufweitung als die meisten hydraulischen Spannzeuge. Daher ist er eine Alternative zu den in der Verzahnungstechnik vielfach anzutreffenden Hydrodehnspanndornen. Der HDDS nimmt Werkstücke mit Bohrungen bis zur Toleranzklasse IT10 auf; viele andere hydraulische Spannzeuge eignen sich nur für eine Aufnahme von Werkstückbohrungen bis zur Toleranzklasse IT7. Da der HDDS im Gegensatz zu Hydrodehnspannzeugen frei von jeglichen Leckagerisiken ist, erhöht sich durch seinen Einsatz auch die Prozesssicherheit in der Serienfertigung, in der bereits kleinste Undichtigkeiten an hydraulischen Spannzeugen den Instandsetzungsfall auslösen. Die einzige Verschleißquelle des HDDS sind seine Spannscheiben; diese seien allerdings Qualitätsprodukte mit hohen Standzeiten aus der eigenen Fertigung, versichert der Hersteller. HOHE GENAUIGKEITEN, HOHE FLEXIBILITÄT Messtechnisch untermauern konnte der HDDS seine Leistungsfähigkeit und seine Leistungsreserven unter anderem beim hochgenauen Stirnradschleifen in der Fertigung eines schweizerischen Getriebebauers. Hier wurden seine Plan- und Rundlaufgenauigkeit sowohl mit einem Kontrollwerkstück an einer taktilen Messvorrichtung als auch mit einem Original-Rohling in einem Koordinaten-Messsystem überprüft. Dabei fielen die Ergebnisse noch besser aus als erwartet: Für die Genauigkeiten zeigten die Messgeräte beim Planlauf weniger als zwei und im Rundlauf weniger als drei Mikrometer an. Zudem lag die erzielte Geometriegenauigkeit der Evolventenverzahnung beim Serienwerkstück innerhalb der definierten Toleranzgrenzen und damit über den Anforderungen des Kunden. In anderen Praxisfällen hat sich gezeigt, dass der Dehnhülsen- Spanndorn HDDS sowohl hohe Verzahnungsqualitäten ermöglicht als auch vollautomatisierte Fertigungskonzepte unterstützt. Der Grund: Hydraulische Dehnspanndorne haben physikalisch bedingt eine nur geringe Dehnrate; für deren Zuführung sind hochpräzise Handlingsysteme nötig, was die Kosten für die benötigte Mess- und Steuerungstechnik der Peripherie treibt. Der HDDS hingegen ist mit einer Aufweitung versehen, die vier Mal größer ist als die vieler hydraulischer Spannzeuge. Durch die hohe Dehnrate reduziert sich der technische Aufwand für die gesamte Peripherie, was den Einstieg in die vollautomatisierte Bearbeitung vereinfacht. Der mechanische Dehnhülsen-Spanndorn kann je nach Ausführung Bohrungen ab 25 mm Durchmesser spannen und eignet sich auch für Bohrungen, deren Innengeometrie von einer Nut unterbrochen ist. Außerdem lassen sich Bauteile mit sehr kurzen Spannlängen bearbeiten. Auch bei Anwendungen in der Hochpräzisionsbearbeitung hat sich gezeigt, dass sich weitere Vorteile durch den Einsatz einer Pinole erreichen lassen; hierdurch erhöht sich die Reproduzierbarkeit des Spannergebnisses, zugleich steigt die Steifigkeit des Gesamtsystems. So ist das Spannsystem unempfindlich gegenüber großen, durch die Werkzeuge aufgebrachten radialen Wirkkräfte. Bilder: Ringspann www.ringspann.com www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2021/10 35