Seit 30 Jahren beschäftigt sich Jean-Michel Saniez mit der Herstellung von Zahnrädern und Differentialen. Über den größten Entwicklungsschritt konnte sich Saniez aber erst 2013 freuen, als der Process Development Manager bei Torsen in Belgien die Einführung der Skiving-Technologie (Wälzschälen) begleitete. Der führende Hersteller von Differentialgetrieben integrierte damals zwei Toyoda-GS300H-Skiving-Maschinen in seine Produktion und konnte damit die Effizienz deutlich erhöhen.
Sehr hohe Genauigkeit gefordert
Die Differentialgetriebe aus dem Werk bei Charleroi in der Wallonie befinden sich in zahlreichen Fahrzeugen – vom Hummer bis zum Audi Q7. 196 Mitarbeiter fertigen dort rund 600.000 Differentialgetriebe pro Jahr. Dafür werden mehrere Millionen Wälzlager, Zahn-, Sonnen-, Planeten- und Hohlräder benötigt. Deren Produktion ist anspruchsvoll, denn sie umfasst mit Fräsen, Bohren, Entgraten und Schlichten zahlreiche Produktionsschritte und erfordert trotzdem eine sehr hohe Genauigkeit. Diese ist bei der Verzahnung besonders anspruchsvoll, weil bei der Bearbeitung auf mehreren Maschinen die Zähne exakt wiedergefunden werden müssen.
Eine Produktionslinie mit vier Maschinen umfasst die bestehende Fertigung bei Torsen. „Wenn Teile erst auf einer und dann auf weiteren Maschinen bearbeitet werden, führt das immer zu Genauigkeitsverlusten“, erklärt Saniez. „Um die Toleranzen bei der Endbearbeitung einhalten zu können, muss man mit deutlich geringeren Toleranzen starten.“
Die Teile werden nun in einer Aufspannung gefertigt
Für die Einführung der Skiving-Technologie bei Torsen hatte man sich entschieden, weil die Stückzahl in der Produktion deutlich erhöht werden musste. Mit der Toyoda GS300H werden die Teile nun in einer Aufspannung gefertigt. Der gesamte Produktionsprozess bleibt innerhalb einer Skiving-Maschine.
Um die gleiche Stückzahl zu erreichen wie zuvor in der Produktionslinie mit vier Anlagen, reichen bei Torsen nun zwei Toyoda GS300H. „Das spart nicht nur Platz, Strom, Vorrichtungen und eine enorme Summe an Investition“, so Saniez. „Der große Vorteil liegt darin, dass wir deutlich schneller rüsten können und bei der Qualität noch weiter nach vorn gekommen sind, da wir die bisherigen Einbußen durch die Bearbeitung auf mehreren Maschinen nicht mehr haben.“
Geschält, nicht gefräst
Bereits vor mehr als 100 Jahren hatte der deutsche Erfinder Julius Wilhelm von Pittler „Verfahren zum Schneiden von Zahnrädern“ zum Patent angemeldet. Diese, später Wälzschälen oder Skiving genannte Technologie, wurde für die industrielle Anwendung allerdings erst interessant, als CNC-Steuerungen einen direkten Antrieb und eine genaue Synchronisation der Schneidwerkzeuge ermöglichten.
Toyoda Machinery Europe war bei der Entwicklung der CNC-gesteuerten Skivings von Anfang an ein Wegbereiter und bietet mit der GS300H eine Maschine, die die Verzahnung mit den Bearbeitungsmöglichkeiten einer Dreh- und Fräsmaschine kombiniert. „Mit dieser Prozessintegration begegnen wir auch dem Trend zu immer mehr Flexibilität und kleineren Losgrößen“, sagt Michael Steiner, Geschäftsführer Toyoda Machinery Europe.
Die Standzeit der Skiving-Werkzeuge wurde erhöht
Bei Torsen in Belgien hat sich die Skiving-Technologie so erfolgreich bewährt, dass inzwischen drei Toyoda GS300H in der Produktion im Einsatz sind und eine Maschine für die Entwicklung zur Verfügung steht. Dort überprüfen Saniez und seine Kollegen kontinuierlich die Produktionseffizienz und testen zudem die Skiving-Werkzeuge, die bei Torsen selbst hergestellt werden. Denn für den Verzahnungsexperten ist die Entwicklung effizienter Werkzeuge ein Schlüsselthema bei der Nutzung der Skiving-Technologie. In zahlreichen Versuchen konnten die Beschichtungen, Geometrien und Materialien von Werkzeugen immer weiter verbessert werden. „Dadurch haben wir die Standzeit der Skiving-Werkzeuge auf 9.000 Bauteile erhöht und die Werkzeugkosten pro Teil von 2 auf 0,9 Cent reduziert.“
Für Saniez ist es dabei auch wichtig, die Effizienz des Skiving mit der traditionellen Herstellungsmethode in der Verzahnung, dem Wälzfräsen oder Hobbing zu vergleichen. „Und da haben wir auch bei den Werkzeugkosten inzwischen große Einsparungen erzielt.“ Auch Steiner freut sich über die erfolgreiche technologische Entwicklung bei Torsen. „Denn damit haben wir eine zukunftsweisende Kooperation, von der auch weitere Kunden profitieren können.“ Denn neben den Skiving-Maschinen kann Toyoda damit auch eine bewährte Werkzeugtechnologie und Produktionserfahrung weitergeben.
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