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Substitution von Schleifprozessen bei der Kurbelwellenbearbeitung – NILES-SIMMONS entwickelt neue Technologie Hartfräsen

Dipl.-Ing. Michael Kamm, Dipl.-Ing. Eric Rein­warth, NILES-SIMMONS 

Nach­hal­tig­keit, Res­sour­cen­scho­nung und Wirt­schaft­lich­keit sind in der Auto­mo­bil­in­dus­trie aktu­ell die wesent­lichs­ten Ent­wick­lungs­fak­to­ren. Diese Trends betref­fen jedoch nicht nur die Ent­wick­lung neuer inno­va­ti­ver Tech­no­lo­gien für die fer­ti­gen Pro­dukte, son­dern äußern sich viel­mehr auch in den ste­tig stei­gen­den Ansprü­chen der Her­stel­ler an res­sour­cen- und kos­ten­ef­fi­zi­ente Fer­ti­gungs­kon­zepte für die Pro­duk­tion der ein­zu­set­zen­den Komponenten.

Um die­sen Anfor­de­run­gen Rech­nung zu tra­gen, hat NILES-SIMMONS die neue Tech­no­lo­gie des Hart­frä­sens für die Bear­bei­tung bereits gehär­te­ter Kur­bel­wel­len aus dem LKW‑, Bau­ma­schi­nen- und Land­ma­schi­nen­be­reich entwickelt.

Diese ermög­licht die Sub­sti­tu­tion von Schleif­pro­zes­sen bei der Bear­bei­tung von gro­ßen Kur­bel­wel­len durch den Ein­satz eines effi­zi­en­ten Fräs­ver­fah­rens. Der enorme Vor­schleif­auf­wand, wel­cher bis­her bei der Fer­ti­gung von Kur­bel­wel­len nach dem Här­ten erfor­der­lich war, lässt sich damit auf ein Mini­mum reduzieren.


Hart­frä­sen von Kur­bel­wel­len am Bei­spiel einer 6‑Zy­lin­der-Welle für LKW

 

Das Ver­fah­ren ist beson­ders gut für die Bear­bei­tung von 4‑, 5‑, 6- und 8‑Zy­lin­der-Kur­bel­wel­len mit einer Länge bis maxi­mal 1350mm und einem maxi­ma­len Flug­kreis bis 310mm anwend­bar und wird auf den NILES-SIMMONS Fräs­be­ar­bei­tungs­zen­tren N20CM und N30CM umgesetzt.

 

Fräs-Zen­trum N30CM 

 

Diese Fräs­zen­tren der NILES-SIMMONS Crank Mil­ling (CM)-Baureihe ver­fü­gen grund­sätz­lich über eine Spit­zen­weite bis 2000mm sowie einen maxi­ma­len Umlauf­durch­mes­ser bis 780mm und über­zeu­gen durch eine pro­zess­si­chere Tro­cken-Fräs­be­ar­bei­tung und außer­or­dent­li­che Dau­er­ge­nau­ig­keit bei mini­ma­len Neben­zei­ten. Auf­grund Ihrer fle­xi­blen Auto­ma­ti­sie­rungs­op­tio­nen kön­nen die Maschi­nen mit mini­ma­lem Bedie­ner­auf­wand betrie­ben wer­den. Zu den gän­gigs­ten Bela­de­kon­zep­ten gehö­ren bei­spiels­weise die Por­tal­be­la­dung per inte­grier­ter Lade­luke oder die Robo­ter­be­la­dung über die Maschinenfront.

Zur Durch­füh­rung des spe­zi­fi­schen Pro­zes­ses Hart­frä­sen im Außenrund­ver­fah­ren sind die Maschi­nen mit einer Haupt- und Gegen­spin­del mit einem maxi­ma­len Dreh­mo­ment von je      930Nm (100%) sowie mit zwei Fräs­ein­hei­ten mit einem maxi­ma­len Dreh­mo­ment bis je 3350Nm (S1-100%) ausgestattet.

 

Maschi­nen­kon­fi­gu­ra­tion NILES-SIMMONS N30CM für das Ver­fah­ren Hartfräsen

 

Die ein­ge­setz­ten Fräs­werk­zeuge der Firma Inger­soll Werk­zeuge GmbH mit einem Werk­zeug­durch­mes­ser von 700 – 800mm und einer Schnitt­breite bis zu 95mm sind mit spe­zi­ell ent­wi­ckel­ten Kera­mik­schneid­plat­ten bestückt. Mit die­sen kön­nen die Haupt- und Hub­la­ger mit einer Härte bis 59 HRC und einer radia­len Schnitt­tiefe bis 0,5mm gefräst wer­den. Die Schnitt­ge­schwin­dig­kei­ten lie­gen dabei zwi­schen 250 und 275m/min. Zudem kön­nen Vor­schübe von 0,23 – 0,35mm ange­wandt wer­den. Der Werk­zeug­auf­bau ist sowohl in Mono­block­bau­weise als auch in Kas­set­ten­bau­weise möglich.

 

Fräs­werk­zeuge mit spe­zi­el­len Kera­mik­schneid­plat­ten der Firma Inger­soll Werk­zeuge GmbH

 

Zum Span­nen der Werk­stü­cke kom­men aus­glei­chende Spann­fut­ter in Haupt- und Gegen­spin­del zum Ein­satz. Diese spe­zi­el­len, kraft­be­tä­tig­ten Fräs­fut­ter mit einem Durch­mes­ser von 320mm haben einen fein­füh­li­gen Aus­gleich von kleiner/ gleich 20µm auf den Spann­durch­mes­ser und ermög­li­chen damit eine beson­ders effi­zi­ente Kom­pen­sa­tion von Här­te­ver­zü­gen. Zur Unter­stüt­zung wer­den zwei selbst­zen­trie­rende Gleit­ba­cken­lü­net­ten mit Richt­funk­tion eingesetzt.

Dar­über hin­aus ist in die Maschine ein tak­ti­ler Mess­tas­ter inte­griert, mit wel­chem die Werk­stück­po­si­tion hoch­ge­nau und pro­zess­si­cher bestimmt wird.

Damit wer­den Durch­mes­ser-Genau­ig­kei­ten von 25 µm, Rund­heits­ge­nau­ig­kei­ten von 10 µm und Posi­ti­ons­ge­nau­ig­kei­ten der Hub­la­ger von 0,1 mm erreicht und somit der Fer­tig­schleif­pro­zess ideal vorbereitet.

 

Inte­grier­ter Mess­tas­ter zur pro­zess­si­che­ren Bestim­mung der Werkstückposition

 

Die Pro­gram­mie­rung des Pro­zes­ses erfolgt über die eigens ent­wi­ckelte NILES-SIMMONS- Kur­bel­wel­len­fräs­soft­ware. Mit die­ser ist eine voll­stän­dig freie Pro­gram­mie­rung für die Bear­bei­tung von Haupt- und Hub­la­gern, zen­tri­schen Ele­men­ten, Wan­gen und spe­zi­el­len Wan­gen­kon­tu­ren mög­lich. Not­wen­dige Kor­rek­tu­ren sind beson­ders leicht und bedie­ner­freund­lich über ent­spre­chende Ein­ga­be­fel­der umsetz­bar. Wei­ter­hin ist auch ein Import von Form­kor­rek­tur­ta­bel­len von der Mess­ma­schine aus mög­lich. Somit sind zügig und zuver­läs­sig neue Wel­len­ty­pen programmierbar.

Durch das neue Ver­fah­ren Hart­frä­sen lässt sich der Schleif­auf­wand für die Bear­bei­tung von Kur­bel­wel­len um bis zu 75% redu­zie­ren. Folg­lich kön­nen auch die Inves­ti­ti­ons­kos­ten für die benö­tig­ten Fer­ti­gungs­an­la­gen deut­lich um bis zu 50 Pro­zent gesenkt werden.

Der Pro­zess läuft voll­stän­dig tro­cken, ohne Pro­zess­fluide und ist somit sehr viel nach­hal­ti­ger als die bis­her ver­wand­ten Vor­schleif­pro­zesse. In der Folge redu­zie­ren sich auch der Instand­hal­tungs­auf­wand sowie die lau­fen­den Pro­zess­kos­ten für die Fer­ti­gungs­an­la­gen. Wei­ter­hin ist es mög­lich, den Pro­zess in bereits bestehende Fer­ti­gungs­li­nien zu integrieren.

Das Ver­fah­ren ist bereits erfolg­reich in der Kur­bel­wel­len­pro­duk­tion am Markt inte­griert und erreicht hier eine pro­zess­si­chere Takt­zeit von 6 Minu­ten. Es leis­tet damit einen signi­fi­kan­ten Bei­trag für eine res­sour­cen­scho­nende, ener­gie- und kos­ten­ef­fi­zi­ente Fer­ti­gung von Kur­bel­wel­len für die ver­schie­dens­ten Einsatzbereiche.

 

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Bei Fra­gen zum Bear­bei­tungs­kon­zept oder zu unse­ren Maschi­nen und Tech­no­lo­gien kön­nen Sie sich gerne an uns wenden:

SALES – TEAM

NILES-SIMMONS
Tel.:   +49 371 – 802 204
Mail:  sales.nsi@nshgroup.com

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