EMAG-Technikexperte stellt die komplette Prozesskette für die Präzisionsbearbeitung von Lenkritzel vor

de.wedoany.com-Bericht: Deutschland Konstantin Ungefuk, Leiter des Geschäftsbereichs Weichverzahnung bei EMAG, stellte die komplette Prozesskette für die Herstellung von Lenkritzel vor. Das Lenkritzel ist eine Kernkomponente moderner Fahrzeuglenksysteme. Seine Fertigung muss bei hohen Stückzahlen extrem enge Toleranzen einhalten, wobei die Bearbeitung vor dem Härten der DIN 7-8 und nach dem Härten der DIN 7 entsprechen muss. Dies stellt eine umfassende Herausforderung an Maßgenauigkeit, Oberflächenqualität und Prozessstabilität dar.

Der Fertigungsprozess des Lenkritzels umfasst vier Hauptschritte. Der erste Schritt ist das Rohlingdrehen des Schmiedeteils aus 14NiCr14, bei dem die Rundlauftoleranz streng kontrolliert wird, um eine präzise Grundlage für die nachfolgende Bearbeitung zu schaffen. Das Material 14NiCr14 bietet hier gute Zerspanbarkeit im weichen Zustand und verfügt nach dem Härten über die erforderliche Zugfestigkeit. Der zweite Schritt ist das Weichwälzfräsen auf der K 160 Wälzfräsmaschine vor dem Härten. Dabei wird das Ritzel im weichen Zustand geformt, wobei an den Lagersitzen und Zahnflanken Aufmaße für die spätere Hartbearbeitung vorgesehen werden. Im dritten Schritt erfolgt das Einsatzhärten oder Induktionshärten, gefolgt vom Präzisionsschleifen der Lagersitze auf der WPG 7 Maschine, um die durch das Härten verursachten Verzüge zu korrigieren. Abschließend wird das gehärtete Ritzel durch Schabschleifen auf der K 160 Maschine auf die endgültige Qualitätsstufe gebracht.

Die K 160 Wälzfräsmaschine ist speziell für hochproduktive Anwendungen ausgelegt. Die Fräserdrehzahl kann bis zu 12.000 U/min betragen, und der maximale Schaltweg von 160 mm optimiert die Wirtschaftlichkeit der Werkzeugstandzeit. Die Maschine ist mit einem Automatisierungssystem aus Portal und Doppeldrehfutter ausgestattet, das die Werkstückzuführung innerhalb weniger Sekunden ermöglicht, Nebenzeiten reduziert und die Prozesssicherheit erhöht. Bei der Hartbearbeitung nach dem Härten wird die K 160 erneut für das Schabschleifen eingesetzt, jedoch mit auf die Hartbearbeitung abgestimmten Parametern. Die hohe Steifigkeit der Maschine in Kombination mit geeigneten Schnittgeschwindigkeiten und Werkzeugprofilen korrigiert Härteverzüge und gewährleistet die geforderte Oberflächenqualität. Das Schabschleifen ersetzt hier das kostenintensive Wälzschleifen, wobei die Taktzeit pro Werkstück unter 30 Sekunden liegt, abhängig von Zähnezahl und Geometrie.

Die WPG 7 Schleifmaschine ist mit hochpräzisen Wegmesssystemen für die X- und Z-Achse ausgestattet. Das Maschinenbett verfügt über eine gute thermische Stabilität, die stabile Arbeitsbedingungen im Dauerbetrieb gewährleistet. Die Maschine eignet sich für Werkstücke mit einer Länge von bis zu 250 mm und einem Gewicht von bis zu 30 kg. Sie korrigiert durch Präzisionsschleifen die durch das Härten verursachten Verzüge an den Lagersitzen. Ein In-Prozess-Messsystem überwacht kontinuierlich den Schleifvorgang und erkennt sowie korrigiert Abweichungen ohne Unterbrechung der Bearbeitung, um die Genauigkeit der Lagersitze sicherzustellen, die direkt die Laufruhe und Lebensdauer des Lenkritzels beeinflusst.

Die Zuverlässigkeit des Gesamtprozesses wird durch die durchdachte Konstruktion der Maschinen gewährleistet: Beide Maschinen verfügen über thermisch stabile Grundkörper zur Reduzierung von Temperaturschwankungen. Eine integrierte Positionserkennung beim Werkstückeinlegen stellt sicher, dass jedes Teil korrekt positioniert ist. Automatische Lade- und Entladesysteme reduzieren menschliche Fehler und sorgen für konstante Bedingungen. Diese Maßnahmen bilden gemeinsam die Schlüsselelemente zur Sicherstellung der Prozesszuverlässigkeit in der Großserienfertigung.