Gleichlaufgelenke für die Elektromobilität

Andrea Gillhuber,

Sonderwerkzeuge für Elektromobilität

Die Anfragen nach Komponenten für elektrisch angetriebene Fahrzeuge mehren sich. Das zeigt auch ein aktuelles Projekt eines Automobilzulieferers, der eine Antriebswelle fertigt. Für die Hartbearbeitung des homokinetischen Außengelenks der Antriebswelle setzt das Unternehmen auf Kugelbahnfräser von Mapal.

Auf dem zweispindligen Bearbeitungszentrum EMAG VSC 250 Twin werden die geschmiedeten Rohlinge hartgefräst. © Mapal

Ahmet Simsek leitet das Toolmanagement des Automobilzulieferer Neapco am Standort Düren. Bei dem Unternehmensstandort, der sich vor allem auf die Herstellung von Antriebswellen spezialisiert hat, seien schon einige Anfragen bezüglich Komponenten für elektrisch angetriebene Fahrzeuge eingegangen. Neapco beliefert viele namhafte Automobilhersteller mit Antriebswellen aus dem Werk in Düren und hat sich dafür optimal aufgestellt. „Seit kurzem sind wir erfolgreich nach der Norm IATF 16949 (Qualitätsmanagement in der Automobilindustrie) zertifiziert worden, da in einem stark wettbewerbsorientierten Umfeld ein hohes Niveau an Flexibilität, Effizienz und Qualität gefordert wird“, freut sich Simsek, „damit erfüllen wir nicht nur die Kundenerwartungen, sondern übertreffen diese auch.“

Die Zusammenarbeit von Neapco und Mapal startete bereits lange bevor Industrie 4.0 und vernetzte Systeme Teil der Fertigungshallen wurden. „Es muss wohl Ende der 1980er Jahre gewesen sein, als die ersten gemeinsamen Projekte gelaufen sind“, versuchen Ahmet Simsek und Klaus Schwamborn, Gebietsverkaufsleiter bei Mapal, gemeinsam zu rekonstruieren. „Seit einigen Jahren arbeiten wir auch im Bereich des Kugelbahnfräsens bei homokinetischen Gelenken erfolgreich zusammen“, sagt Simsek.

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Anfang 2018 ist die Produktion der Antriebswelle erfolgreich angelaufen, im Jahr 2019 wird die Produktionsmenge bereits bei 35.000 Stück liegen. „Mit den Kugelbahnfräsern bearbeiten wir die Kugellaufbahnen der sogenannten Glocke oder Achszapfen, dabei sind enge Toleranzen vorgegeben“, erklärt Ahmet Simsek. Es sei wichtig, dass auch bei großen Beugungswinkeln an den Antriebsrädern frontgetriebener Fahrzeuge dieses Antriebswellengelenk das Drehmoment mit möglichst wenig Einfluss auf die Lenkung überträgt – deshalb müssen alle Anforderungen hinsichtlich Qualität, Dimensionen und Oberflächengüten prozesssicher eingehalten werden. Unter anderem muss der Kontaktwinkel innerhalb einer Toleranz von ±5° liegen.

Für die Hartbearbeitung der Kugellaufbahnen der Kugelschale setzt Neapco auf Kugelbahnfräser von Mapal. © Mapal

Die Bearbeitung der geschmiedeten Achszapfen auf einem Bearbeitungszentrum des Typs Emag VSC 250 Twin stellt sowohl an die Maschine als auch an die Bearbeitungstechnologie hohe Anforderungen. Das Material C50 mod. weist dabei nach dem induktiven Härten eine Härte von 58 bis 63 HRC auf. „Mit unseren Kugelbahnfräsern erfolgt die finale Hartbearbeitung der Laufbahnen“, erläutert Schwamborn. Das Werkzeug mit vier eingelöteten PcBN-Schneiden trägt dabei zwischen 0,2 und 0,4 mm Material ab.

Über die Mapal-eigene HFS-Schnittstelle (Head Fittings System) sind Werkzeug und Werkzeughalter verbunden. Der Fräskopf wird mit einer hochfesten Spannschraube in den Halter eingezogen. Dabei wird der Kopf über den Kurzkegel µm-genau radial ausgerichtet und gegen die Planfläche verspannt, so dass auch das Längenmaß zur HSK-Planfläche exakt eingehalten wird. Zudem ermöglicht diese sehr stabile Trennstelle eine hohe Vorschubgeschwindigkeit.

Am Standort in Düren hat sich Neapco auf die Herstellung von Antriebswellen spezialisiert. © Neapco

„Die größte Herausforderung bei der Auslegung des Werkzeugs war die Einhaltung der Toleranzen hinsichtlich symmetrischem Kontaktwinkel und Oberflächengüte“, erinnert sich Schwamborn. Um wirtschaftlich zu produzieren, legt Neapco zudem Wert auf eine hohe Standzeit. „Anhand unserer fundierten Kenntnisse, die wir über viele Jahre aufgebaut haben, haben wir das Werkzeug genau auf die Anwendung und die Anforderungen von Neapco zugeschnitten“, sagt Schwamborn. Dabei wurde die Werkzeuggeometrie auf die geforderten Werte hinsichtlich Bahnspiel und der Schmiegung der Kugeln, die später zwischen Inner und Outer Race liegen, angepasst.

Optimaler technischer Support

Innerhalb weniger Tage war der Bearbeitungsprozess Anfang des Jahres 2018 eingefahren, die Anforderungen von Neapco erfüllt. Schon nach kürzester Zeit war eine prozesssichere Produktion gewährleistet. Mapal unterstützte den Automobilzulieferer beim Neuanlauf der Produktion und leistete technischen Support. Dafür sind neben Klaus Schwamborn auch Anwendungstechniker und Produktspezialisten des Präzisionswerkzeugherstellers häufig in Düren. Zudem ist bei Neapco ein Konsignationslager mit den Werkzeugen eingerichtet. Neben dem Kugelbahnbräser setzt der Automobilzulieferer noch weitere Werkzeuge des Aalender Herstellers ein, vor allem Feinbohrwerkzeuge sowie Bohrer und Fräser aus Vollhartmetall. „Darüber hinaus nutzen wir den Nachschliffservice und schicken unsere Werkzeuge zum Wiederaufbereiten an den Präzisionswerkzeughersteller“, schließt Ahmet Simsek.

Nach Unterlagen von Mapal / ag

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