Schleifen Pendelhubschleifen von Kurbelwellen bis 6000 mm Länge

Redakteur: Bernhard Kuttkat

Mit der neu entwickelten Maschinen-Baureihe PM 4xx führt Naxos-Union das Pendelhub-Schleifen für große Kurbelwellen mit Längen bis zu 6000 mm ein, das höchste Form- und Oberflächengüten erreicht. Ein linearangetriebener Schleifspindelstock bringt die Schleifscheibe in Eingriff. Für die stabile Lagerung der Kurbelwellen sorgen bewegliche, NC-gesteuerte 2-Backen-Setzstöcke.

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Die neue Maschine PM 460 – das Kürzel PM steht für Pendelhubschleifen und Mittellagerschleifen – ist für Kurbelwellen konzipiert, die bis zu 6 t wiegen und bis zu 6 m lang sind (Bild 1). Bei diesen großen Kurbelwellen wird eine Rundheit von 10 µm oder besser gefordert, die die PM 460 erreicht. Und das mit einem erheblich geringeren Aufwand als mit bisher eingesetzten Maschinen. Mit der CNC-Technik und einer speziellen Software geht das heute viel einfacher, schneller und flexibler.

Die Kurbelwelle wird einmal zentrisch eingespannt und kann in dieser Position bleiben bis sie fix und fertig bearbeitet ist. Das exzentrische Schleifen der Hublager wird durch die Pendelhub-Bewegung der Schleifscheibe erreicht, die gewissermaßen der Kurbelwelle „hinterher läuft“, wenn sich das Hublager wegen der Rotation in der zentrischen Ebene von der Schleifscheibe entfernen will.

Schleif-Spindelstock hält Schleifscheibe mit μm-Genauigkeit

Das ermöglicht der Linear-Antrieb des Schleif-Spindelstocks, der – mit der erforderlichen Präzision und Geschwindigkeit perfekt synchronisiert – die Schleifscheibe immer im Eingriff hält (Bild 2). Und das mit µm-Genauigkeit. Das geht eben nur mit der CNC-Technik nach neuestem Stand mit höchster Rechenkapazität, hochauflösenden Drehgebern und Maßstäben, die im Zehntel-µm-Bereich auflösen.

Dabei kommen drei Messsysteme mit hoch empfindlichen Sensoren zum Einsatz. Ein Sensor misst die Werkstückdurchbiegung, ein zweiter wirkt radial und axial zur Bestimmung der Position der Lagerflächen. Beide stehen für die Einrichtarbeit zur Verfügung. Ein dritter Sensor läuft permanent auf der zu schleifenden Lagerfläche mit und misst während des Schleifvorgangs den Durchmesser. Über seine Messwerte steuert die CNC den Eingriff der Schleifscheibe.

Umrüstzeiten der Schleifmaschine deutlich verkürzt

Die Umrüstzeiten werden im Vergleich zur alten Maschinentechnik drastisch reduziert. Dabei wird eine bedeutend höhere Qualität der geschliffenen Kurbelwellen erzeugt. Und das mit einer erheblichen Taktzeitreduzierung gegenüber den traditionellen Schleif-Prozessen. Das liegt nicht nur daran, dass die Bearbeitung von Haupt- und Hub-Lagern in einer Aufspannung erfolgen kann, also neuerdings ein kombinierter Prozess ist, für den früher zwei verschiedene Maschinen mit dem entsprechend höheren Aufwand eingesetzt werden mussten.

Die Schleifscheibe ist eine wichtige Komponente, die im Fertigungsprozess diese hohe Maß-, Oberflächen- und Rundheits-Qualität mitbestimmt. Früher waren es ausschließlich Korundscheiben, heute kommen mehr und mehr CBN-beschichtete Schleifscheiben zum Einsatz, weil sie höhere Schnittgeschwindigkeiten – bis zu 200 m/s – ermöglichen. Korundscheiben stehen nur für 50 m/s. Dafür können sie aber bis zu Durchmessern von 1600 mm hergestellt werden, was sie für die großen Werkstücke prädestiniert, während die CBN-Scheiben im Bereich bis 900 mm Durchmesser ihre Anwendung finden, dort aber dann mit der entsprechend höheren Leistung.

Als Kühlschmierstoff kann sowohl Emulsion (bei Korund) als auch Schleiföl (bei CBN) eingesetzt werden. Die Experten von Naxos-Union favorisieren das Öl bei den kleineren Maschinen, weil es höhere Vorschubgeschwindigkeiten ermöglicht und den CBN-Schleifscheiben eine längere Lebensdauer ermöglicht.

Alle Schleifspindel für CBN- und Korund-Schleifscheiben geeignet

Alle Schleifspindeln der Naxos-Union-Maschinen sind für den Einsatz von CBN-Schleifscheiben geeignet, für Korundscheiben sowieso. Die Qualität des Schleif-Ergebnisses wird massiv unterstützt durch ein Körperschall-Messsystem, das den Kontakt zum Werkstück und zum Abrichtsystem erkennt, und auch durch die integrierte, automatische Auswuchtvorrichtung für die Schleifscheibe.

Eine besonders gelungene Komponente ist das Abrichtsystem, das ein Abrichten der Schleifscheibe in der Arbeitsposition ermöglicht. Dadurch wird Zeit eingespart und die so wichtige relative axiale Lage von Spindelstock und Schleifscheibe nicht verändert.

2-Backen-Setzstöcke verhindern schleifdruck-bedingtes Durchbiegen

Ein weiterer wichtiger Anteil an der Qualität kommt den 2-Backen-Setzstöcken zu (Bild 3). Sie greifen von unten und von vorn an den zentrischen Lagern an, verhindern ein gewichts- und schleifdruck-bedingtes Durchbiegen der langen Kurbelwellen und sorgen für einen schwingungsfreien Rundlauf. Sie sind frei beweglich auf die verschiedenen Kurbelwellenmaße positionierbar und stehen damit für ein Höchstmaß an Flexibilität.

Jede Bewegung der Setzstöcke wird über eine NC-Achse ausgeführt, was nicht nur die Nachstellung der Stützmaße nach Schleif-Fortschritt ermöglicht, sondern auch die Einrichtarbeit erleichtert. So kann eine Schleifmaschine 16 Achsen und mehr haben, die optimal gesteuert werden wollen. Das besorgen Hoch-Präzisions-Steuerungen von Siemens oder Indramat.

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Naxos-Union setzt bei den Maschinen für alle Schlittenbewegungen Linearantriebe ein, die höhere Drehzahlen des Werkstücks ermöglichen, weil sie den Schleifspindelstock sehr schnell und doch sehr präzise vor und zurück bewegen und somit die ausschlaggebende Qualitäts-Komponente des Bahnsteuerungssystems sind. Kugelrollspindeln schaffen das nicht, ihr Umkehrspiel – und sei es noch so gering – ist einfach zu groß. Und das hat bei den zu bewegenden Massen erhebliche Auswirkungen auf die geschliffene Oberfläche. Schließlich wiegt allein der Schleifspindelstock der PM 460 etwa 7 t. Dabei ist die schwere Schutzhaube der Schleifscheibe so konstruiert, dass sie deren Pendelbewegung nicht mitmachen muss.

Auch bei den Antriebsmotoren für Schleif- und Werkstückspindel kommen Direktantriebe zum Einsatz. Für die Schleifscheibe steht eine Motorspindel, für große Scheibendurchmesser eine Blockspindel mit Übersetzungsantrieb und für die Dreh-bewegung der Kurbelwellen ein Torquemotor zur Verfügung. MM

Weitere Informationen: Naxos-Union GmbH, 60386 Frankfurt

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