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WB Werkstatt + Betrieb 12/2016

Signifikant leistungsfähiger − synchroner Drehwirbel-Prozess

Drehwirbeln, Gewindefertigung, Hauptzeitreduzierung, Oberflächengüte

Signifikant leistungsfähiger − synchroner Drehwirbel-Prozess

Ein Gemeinschaftsprojekt des wbk Karlsruhe mit den Firmen Index, Paul Horn und Smith & Nephew belegt: Das parallele Wirbeln und Drehen von Gewinden eröffnet Zerspanern ein großes Potenzial hinsichtlich Fertigungszeit und Oberflächengüte der Gewindegeometrien.

Das Wirbeln ist ein spanendes Verfahren für die Fertigbearbeitung von Gewinden mit hohen Anforderungen an die Oberflächengüte wie etwa Präzisionsgewindespindeln, Modulschnecken, Extruderschnecken und Schneckenelementen, Schraubenverdichterrotoren [1] oder auch Knochenschrauben. Dabei wird ein innenverzahntes Werkzeug, der Wirbelkopf, mit hoher Drehzahl um das sich vergleichsweise langsam drehende Bauteil rotiert. Der Wirbelkopf ist gegenüber der Rotationsachse des Bauteils um den Winkel β gekippt, welcher der Steigung des zu fertigenden Gewindes entspricht (Bild 1a).

Das Wirbelverfahren geht auf eine Erfindung von Karl Burgsmüller aus dem Jahr 1942 [2] zurück und gehört zu den Fräsverfahren [3]. Besondere Vorteile des Gewindewirbelns sind:

  • sehr hohe Oberflächengüte
  • Gratfreiheit
  • im Vergleich zu anderen Verfahren wie dem Gewindestrehlen kurze Späne
  • Möglichkeit, konisch zulaufende Gewinde herzustellen.

Aufgrund der prozessbedingten kleinen Rotationsgeschwindigkeit des Bauteils können parallel keine Bearbeitungsoperationen mit stehenden Werkzeugen, wie etwa Drehoperationen, erfolgen. Daher wird bislang entweder eine zweistufige Prozesskette aus Drehbearbeitung der Außenkontur und Wirbeln des Gewindes eingesetzt, oder der Wirbelkopf trägt das gesamte Material in einem Schnitt ab. Daraus folgt, dass durch den Wirbelprozess über den eigentlichen Gewindegang hinaus ein sehr hohes Materialvolumen abgetragen werden muss (Bild 1b). Die Produktivität des Verfahrens wird durch die hohen Prozesskräfte, den starken Schneidenverschleiß und eine problematische Späneabfuhr begrenzt.

Neuer Prozess ermöglicht signifikante Kostenreduzierung

Um die genannten Einschränkungen des konventionellen Wirbelns zu überwinden, wird im Rahmen des BMBF-geförderten Forschungsvorhabens ›GeWinDe‹ ein neuer synchroner Drehwirbel-Prozess entwickelt, der zu einer signifikanten Leistungssteigerung bei der Herstellung von gewindeartigen Bauteilen führt. Der Grundgedanke dieses Prozesses geht zurück auf ein Patent für die ...

von Stefan Klotz, Frederik Zanger, Volker Sellmeier und Volker Schulze

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Universität Karlsruhe (TH) wbk Inst.f. Produktionstechnik

Kaiserstraße 12
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Plochinger Straße 92
DE 73730 Esslingen
Tel.: 0711 3191-0
Fax: 0711 3191-778

Internet:www.index-werke.de


Paul Horn GmbH Hartmetall-Werkzeugfabrik

Unter dem Holz 33-35
DE 72072 Tübingen
Tel.: 07071 7004-0
Fax: 07071 72893

Internet:www.phorn.de
E-Mail: info <AT> phorn.de


Smith & Nephew Orthopaedics GmbH

Alemannenstraße 14
DE 78532 Tuttlingen

Internet:www.smith-nephew.com


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