Wie CBN die Hauptzeit fast halbiert

Im vergangenen Jahr konnte das Forschungsprojekt ‚Entwicklung innovativer, beanspruchungsgerechter CBN-Schleifscheiben für die Zahnflankenbearbeitung‘, oder kurz gesagt ‚Inno Wheel‘ von Krebs & Riedel in Zusammenarbeit mit dem „Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb“ (IWF) der TU Berlin positiv abgeschlossen werden.

Zahnräder gehören zu den wichtigsten Maschinenelementen im Getriebe-, Fahrzeug- und Maschinenbau. Die Anforderungen an diese Produkte bezüglich Leistungsübertragung oder Laufruhe steigen ständig an. Aus diesem Grund ist die Schleifbearbeitung eines der wichtigsten Verfahren zur Erfüllung höchster Ansprüche.

Die Schleifscheibenabmessungen sind durch die eingesetzten Schleifmaschinensysteme oder die Arbeitsaufgabe vorgegeben. Besonders beim diskontinuierlichen Zahnflanken-Profilschleifen werden schwerpunktmäßig meist noch konventionelle keramische Schleifscheiben eingesetzt, die Nutzung von leistungsfähigem hochharten CBN ist hier kaum untersucht. Motivation und Zielstellung der Projektbearbeitung war deshalb die Entwicklung von neuen keramischen CBN-Schleifwerkzeugen, die auf die spezifischen wechselnden Eingriffsverhältnisse des Schleifens – vor allem von großmoduligen Verzahnungen – konstruktiv ausgelegt und optimiert sind.

Durch analytische Betrachtung der Eingriffsbedingungen während des Prozesses, gekoppelt mit schleiftechnischen Untersuchungen an Ritzel- und Planetenrädern, wurden hierfür neuartige graduierte CBN-Schleifwerkzeuge entwickelt. Neben der anwendungsgerechten Auslegung und Konstruktion dieser CBN-Werkzeuge für ein optimales Verhalten an der Evolvente war es wichtig, im Projekt auch Aussagen zu Ökonomie und Wirtschaftlichkeit dieser CBN-Scheiben im Vergleich zu Sinterkorund-Referenz-Scheiben machen zu können. Das Ergebnis kann sich sehen lassen. Neben einer deutlichen Steigerung der Qualität des Arbeitsergebnisses durch den Einsatz superharter CBN-Schleifmittel konnte eine Verbesserung der Homogenität des Arbeitsergebnisses am Zahnrad durch diese graduierte Auslegung festgestellt werden. Im Vergleich zu Sinterkorund gab es keine signifikanten Unterschiede der thermischen Beeinflussung (Barkhausenrauschen). Beim Forschungsprojekt wurde ebenfalls eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit durch CBN zur Referenz Sinterkorund erreicht. Die Nebenzeiten konnten um bis zu 75 % durch weniger Abrichten reduziert werden, die Hauptzeiten bis zu 45 % durch höhere Prozessproduktivität. Zudem konnten, bedingt durch die höhere Werkzeugstandzeit, geringere anteilige Werkzeugkosten (-36 %), erzielt werden, so Krebs & Riedel.

Die Themenbearbeitung erfolgte innerhalb eines Kooperationsprojektes Kennzeichen KF3030402AT4 zwischen der Krebs & Riedel Schleifscheiben GmbH & Co. KG und dem Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb /IWF) der Technischen Universität Berlin. Das Forschungsvorhaben wurde im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert und 2017 abgeschlossen.

Krebs & Riedel fertigt seit über 120 Jahren in Bad Karlshafen und gehört mit einem Jahresumsatz von über 30 Mio. Euro zu den führenden deutschen Herstellern von technisch anspruchsvollen Schleifwerkzeugen. Der Exportanteil von etwa 40% zeigt dabei die internationale Ausrichtung.

Das Kerngeschäft des nordhessischen Schleifscheibenherstellers liegt in der Fertigung von konventionellen Schleifscheiben, Trennscheiben, Schleiftöpfen und Schleifsegmenten in keramischer und Kunstharzbindung sowie CBN- und Diamantwerkzeugen in keramischer Bindung. Damit sich die Krebs & Riedel-Produkte weltweit allen Herausforderungen modernster industrieller Fertigung stellen können, kooperiert der Schleifscheibenhersteller neben Maschinenherstellern und Forschungsinstituten auch mit führenden Universitäten, Hochschulen, Betrieben- und Verbänden.

cd