Den richtigen Schleifscheiben für die Präzisionszahnradfertigung auswählen

Experten von Norton | Saint-Gobain Abrasives über Herausforderungen und technologische Fortschritte beim Zahnradschleifen

Die Methoden des Zahnradschleifens haben sich über die Jahre gewandelt. Da Fertigungsstandards immer enger gefasst werden, sind die richtigen Maschinen und Schleifmittel entscheidend, um Spezifikationen einzuhalten. Produktmanager Josh Fairley und Senior Application Engineer Phil Plainte von Norton | Saint-Gobain Abrasives teilen ihre Expertise darüber, wie das Zahnradschleifen – und die Wahl der passenden Schleifscheibe – eine zentrale Rolle in der Zahnradfertigung spielt. Zudem zeigen sie, wie ihr Unternehmen diesen essenziellen Prozess vorantreibt.

Wie haben sich die Anforderungen der Zahnradhersteller an Schleifscheiben verändert?

PLAINTE: Die hochvolumige Automobilfertigung hat den größten Einfluss auf die Transformation der Massenproduktion von Zahnrädern gehabt. Automobilhersteller bauen Getriebe mit luftfahrtqualitativen Zahnrädern, die höchsten Qualitätsstandards genügen. Die neueren Getriebe sind ein Bruchteil der Größe älterer Konstruktionen, bewältigen aber deutlich höhere Drehmomente, Leistungen und Drehzahlen. Deren Wirkungsgrad hat den Kraftstoffverbrauch um das Zehnfache verbessert. Diese Änderungen zwangen Maschinenbauer und Schleifscheibenhersteller, Produkte zu entwickeln, die den neuen Anforderungen gerecht werden.

Zahnradhersteller benötigten nicht immer Schleifscheiben für die finale Oberflächenbeschaffenheit und Form. Sie kamen mit Wälzfräsen und Wälzstoßen zurecht, bei Sonderaufgaben nutzten sie Läppringe und Kegelradsätze. Die Luftfahrt war die erste Branche, das Zahnradschleifen einzusetzen, war aber weniger kostenfokussiert als die Automobilindustrie.

FAIRLEY: Qualitätsstandards sind über die Jahre für alle Zahnradanwendungen dramatisch gestiegen. Der Bedarf, Effizienz zu steigern, bei hoher Qualität die Stückkosten zu senken, macht die Wahl der richtigen Schleifscheibe noch wichtiger. Je nach Ziel des Herstellers sind unterschiedliche Schleifscheibenspezifikationen nötig, um die gewünschten Kennzahlen zu optimieren.

Welche häufigen Herausforderungen sehen Sie beim Zahnradschleifen? (höhere Geschwindigkeiten, Gratbildung, Oberflächen, …)

FAIRLEY: Die häufigsten Herausforderungen resultieren aus strengen Qualitätsstandards und Effizienz- bzw. Flexibilitätsanforderungen. Hersteller streben sehr feine Oberflächen und exzellente Zahnradgeometrien an. Ebenso werden präzise Formhaltung und reduzierte Dimensionsstreuung bei deutlicher Zykluszeitverkürzung gefordert. Diese Qualitätsmetriken sind schwerer zu erreichen, da das Risiko des Anlassens (Grind Burn) besteht. Hohe Schleifkontaktflächen, feine Oberflächenanforderungen und enge Formhaltetoleranzen wirken einem anlassfreien Schleifen entgegen. Daher ist es kritisch, die optimale Schleifscheibenmatrix und Schleifparameter für den Job festzulegen.

Eine weitere große Herausforderung ist das Wissen von Bedienern und Ingenieuren über das Schleifen. Norton | Saint-Gobain bietet vor Ort technische Schulungen durch die „Norton School of Grinding“ sowie Precision Customer Seminare in Worcester, Massachusetts an. Diese Kurse geben Herstellern die Möglichkeit, Schleiftheorie zu erlernen und anwendungsspezifische Fragen an unsere Experten zu richten.

Top 5 Tipps zur Auswahl einer geeigneten Schleifscheibe für die Zahnradfertigung

FAIRLEY:

1. Ziel und Kennzahlen identifizieren: Streben Sie hohe Qualität, hohe Effizienz oder beides an? Unterschiedliche Spezifikationen führen zum Ziel. Wir bieten für jede Performance-Metrik optimierte Lösungen statt einer Einheitslösung.
2. Anwendung kennen: Es gibt verschiedene Zahnradschleifverfahren – je nach Typ sind andere Scheibenspezifikationen und -größen erforderlich.
3. Zahndaten kommunizieren: Werkstoff, gewünschte Oberflächenbeschaffenheit, zu haltendes Profil – all das ist kritisch für die richtige Scheibenwahl.

PLAINTE:

4. Kühlschmierstoffzufuhr und Maschinencharakteristik: KSS ist im Zahnradschleifen bekanntermaßen kritisch. Idealerweise sind Temperatur, Volumenstrom, Düsenausrichtung, Druck und Filtration optimal eingestellt. Weicht ein Parameter ab, kann eine Anpassung der Scheibenspezifikation oder der Parameter Abhilfe schaffen.
5. Abrichtmethode: Abrichttechnologie, Applikation und Abrichtparameter haben großen Einfluss auf die Schleifleistung. Unterschiedliche Scheibentechnologien werden je nach Abrichtwerkzeug und -parametern optimal.

Was sollten Hersteller von ihrem Schleifscheibenlieferanten an Technologie- und Applikationssupport erwarten?

PLAINTE: Wir begleiten Kunden auf allen Ebenen – von der Konstruktion bis zur Fertigung. Wir pflegen enge Beziehungen zu Maschinenbauern und steigen gerne ab Tag 1 in den Designprozess der Zahnradschleifapplikation ein. Auch bei Herausforderungen und der Entwicklung neuer Prozesse stehen wir zur Seite.

Wie geht Norton die Zukunft des Zahnradschleifens an?

PLAINTE: Norton | Saint-Gobain ist Weltmarktführer in der Schleifmittelbranche mit Fokus auf engineered materials. Ein beträchtlicher Umsatzanteil fließt in F&E. Weltweit betreiben wir sechs Grinding Technology Centers.

FAIRLEY: Hingabe an Innovation. Fortschritte bei Korn, Bindung und engineered porosity – alles Inhouse-Entwicklungen. Norton entwickelte als Erster keramische, mikrostrukturierte Körner und veränderte damit die Möglichkeiten von Schleifprozessen grundlegend. Wir waren auch die Ersten mit geformten Körnern (shaped grains), die beispiellose Abtragsraten ermöglichen. Mit der rasanten Entwicklung der Zahnradbranche haben wir uns weiterentwickelt, um den Markt zu unterstützen.

Norton | Saint-Gobain steht an der Spitze der Schleifscheibentechnologie und -expertise – unterstützt durch ein großes, vielfältiges Team erfahrener Vertriebs- und Applikationsingenieure, lokal und global.

Kürzlich führten wir die Norton Xtrimium™-Produktreihe für High-Performance-Zahnradschleifen in extremen, eng tolerierten Umgebungen ein. Das neu strukturierte Portfolio ist kategorienbezogen konzipiert für höhere Profilgenauigkeit, supreme Formhaltung und anlassfreies Schleifen bei Wurm-, Profil- und Kegelradanwendungen. Highlight ist ein innovatives Dual-Worm-Wheel-Design, das zwei Operationen in einer Schleifscheibe vereint und so Zeit und Kosten erheblich spart.

Wie adressiert Norton | Saint-Gobain Industry-4.0-Initiativen?

FAIRLEY: Zur Unterstützung von Industry 4.0 haben wir das Norton 4Sight Prozessüberwachungs- und Diagnosesystem eingeführt. Es bietet Echtzeit-Monitoring, verbesserte Transparenz von Maschine und Betrieb sowie tiefe Einblicke in den Schleifzyklus zur Optimierung und Fehlersuche. Kunden können so remote mit Norton-Applikationsingenieuren zusammenarbeiten für Echtzeit-Troubleshooting und Optimierung. Zudem prüfen wir den Einsatz von QR-Codes und RFID-Technologien in Zusammenarbeit mit Kunden, um deren Industry-4.0-Ziele zu unterstützen.

Zuvor veröffentlicht auf der Norton Abrasives Resources-Seite.