Transferlinie verkürzt Durchlaufzeit um 30 % und steigert Produktivität bei Kegelradfertigung

Durch die Kombination von Bearbeitungs- und Messprozessen mit Automatisierung können Transferlinien die Produktivität steigern. Die komplexen und vielfältigen Anforderungen der Fertigung von Komponenten für Pkw und Nutzfahrzeuge erschweren jedoch die Entwicklung von Transferlinien für die Automobilindustrie. Die Werkzeugmaschinenbau Ziegenhain (Schwalmstadt, Deutschland), Mitglied der DVS Technology Group, hat die Herausforderung angenommen, eine Transferlinie für einen deutschen Nutzfahrzeughersteller zu entwickeln und umzusetzen, der Kegelräder in schneller Taktzeit produzieren musste. Die Lösung führte zu einer 30-prozentigen Reduzierung der Gesamtdurchlaufzeit durch Maximierung der Produktivität.

Drei V300-Maschinen als Kern der Transferlinie

Da sich die WMZ auf Maschinen zur Fertigung von Wellenkomponenten spezialisiert hat, bat der Fahrzeughersteller um eine integrierte Produktionslösung, die mehrere Bearbeitungsschritte kombiniert, um Kegelräder unterschiedlicher Geometrien vollständig zu bearbeiten – bei einer Taktzeit von drei Minuten vom Schmiederohling zum Fertigteil.

WMZ wählte drei Maschinen seiner modularen V300-Serie für die Transferlinie, die auch Automatisierungs- und Messsysteme umfasst. Jeder Maschine wurde durch Auswahl geeigneter Werkzeuge ihre spezifische Bearbeitungsaufgabe zugewiesen.

Einzelquelle als entscheidender Vorteil

„Die Möglichkeit, eine maßgeschneiderte Lösung speziell für die Anwendung aus einer Hand zu erhalten, war einer der Hauptgründe, warum sich der Kunde für WMZ entschied“, sagt DVS-Geschäftsführer Mario Preis.

Automatisierter Durchlauf vom Rohling zum Fertigteil

Die Transferlinie startet, wenn die Rohlinge (6–40 kg) auf ein Fördersystem mit Greifer gelegt werden, das den Durchlauf durch die gesamte Linie automatisiert. Das Automatisierungssystem reduziert manuelle Arbeit, da Teile nicht zwischen den Bearbeitungsschritten umgesetzt oder zwischengelagert werden müssen.

Im ersten Schritt werden die Rohlinge auf Länge geschnitten und zentriert. Die Maschine verfügt über zwei flexible Kronenrevolver mit HSK-63-Schnittstelle für Steifigkeit und Antriebsleistung, während die Zentrierspanner die Werkstücke mit großem Spannbereich halten, um Rüstzeiten zu minimieren.

Ein Portalkran transportiert die Teile zur zweiten Maschine, wo sie in vier Achsen vorgeschruppt und der konische Kopf fertigbearbeitet wird. Die integrierte, schwerlastfähige Motorspindel ist speziell für die Anwendung ausgelegt, mit Antriebsleistungen bis 124 kW für Schnitttiefen bis 10 mm.

Kombiniertes Drehen und Wälzfräsen in einer Aufspannung

Das Finishen und Wälzfräsen des Kegelradzapfens erfolgt in der dritten und letzten Maschine der Linie. Die Kombination von Drehen und Wälzfräsen in einer Aufspannung verbessert Präzision und Effizienz. Die Kegelräder erreichen nach dem Finishen eine Konzentrizität von unter 10 Mikrometern, und die von WMZ entwickelte Wälzfräseinheit erzielt Verzahnungen mit Toleranzen unter 10 Mikrometern über Kugeln. Der 140-mm-Schiebeweg der Wälzfräseinheit maximiert die Ausnutzung des Wälzfräsers. Ein hydraulischer Wellenspanner und Dorn mit SK-30-Aufnahme ermöglichen eine Umrüstgenauigkeit von 3 Mikrometern.

Integrierte Messung mit automatischer Dimensionskorrektur

Nach Durchlauf aller drei Maschinen werden die Kegelräder in einem integrierten Messsystem mit Messdatenrückführung und automatischer Dimensionskorrektur vermessen – was die Ausschussrate des Fahrzeugherstellers reduziert hat. Auch entfällt das Einfahren der Transferlinie vor der Serienproduktion.

Nach der Messung werden die Kegelräder automatisch zu den zwei bestehenden Verzahnungsmaschinen des Kunden für das Schrägverzahnen transportiert. Das Kegelrad ist dann einbaufertig.