Zahnradfertigung/Planetenräder

Inhalt: Planetenrad Aufgabenstellung Fertigungsstationen Fertigungsprozess
Wärmebehandlung Qualitätssicherung Werkstoffprüfung
Planetengetriebe_CVT


Planetenrad_CVT


Planetenrad_CVT
zurück


Fragen zu CVT Planetenräderfertigung/Fertigungsprozess

  1. Wieviele Planetenräder werden pro Tag gefertigt?
  2. Mit welchem Personal erfolgt die Fertigung?
  3. Wie ist die Arbeit organisiert?
  4. Was muss/sollte ein Facharbeiter in dieser Abteilung können und wissen?
  5. Woher kommen die Rohteile, wer erhält die Fertigteile?
  6. Gibt es Probleme mit den Lieferanten und Kunden?
  7. In welchen Schritten erfolgt die Bearbeitung der Planetenräder und mit welchen Maschinen?
  8. Welche Tätigkeiten muss der Facharbeiter an den Maschinen ausführen?
  9. Welche Begründungen gibt es für die jeweiligen Bearbeitungsverfahren?
  10. Welche Werkzeuge kommen jeweils zum Einsatz? (Bilder, wenn möglich)
  11. Welche Standzeit haben die Werkzeuge – was kosten sie?
  12. Welche Bewegungen vollführen Werkzeuge und Werkstücke jeweils?
  13. Was genau wird durch die Bearbeitungsverfahren am Werkstück bearbeitet? (Dokumentation durch Zeichnungen, Bilder usw.)
  14. Wie ist die Fertigung verkettet (Werkstücktransport)?
  15. Werden Werkzeugüberwachungssysteme eingesetzt?
  16. Wie funktionieren Werkzeugüberwachungssysteme?
  17. Was geschieht bei einer Störung und wie kann die Störungsursache schnell erkannt werden?
  18. Welche Möglichkeiten der Störungsanalyse bietet das Display der Steuerung?
  19. Wie wird nach Beseitigung einer Störung (oder nach Not-Aus) verfahren?
  20. Welche Regeln zum Anfahren gibt es nach einem Werkzeugwechsel?

 

 

Fragen zu CVT Planetenräderfertigung/Qualitätssicherung

  1. Warum wird eine ständige Qualitätsprüfung durchgeführt?
  2. Was beinhaltet eine Prüfanweisung (Beispiele aus der Fertigung für die Dokumentation)?
  3. In welchen Abständen erfolgt ca. die Qualitätsprüfung und wieviele Teile werden geprüft?
  4. Welche Parameter werden an den einzelnen Stationen geprüft?
  5. Warum werden gerade diese Parameter geprüft?
  6. Wie werden sie geprüft – Prüfmittel, Prüfvorrichtungen (Bilder, wenn möglich)?
  7. Wie werden die Prüfergebnisse dokumentiert (SPR-Karten mitbringen)?
  8. Werden die SPR-Karten ausgewertet – von wem?
  9. Wie erfolgt die Qualitätskontrolle nach dem Anfahren der Anlagen (nach dem Werkzeugwechsel)?
  10. Wie erfolgt die Endkontrolle der Planetenräder?
  11. Welche Tätigkeiten werden im Prüflabor (Werkzeugvoreinstellung) durchgeführt?
  12. Welche Prüfmittel kommen zum Einsatz?
  13. Wie werden die Werkzeugdaten dokumentiert (Beispiel)?
  14. Gibt es eine Werkzeugcodierung – welche?
  15. Wie werden die Werkzeuge gespannt (Thermogrip usw.)?
zurück


Fertigungsstationen

Wälzfräsen

Entgraten

Schaben

Wärmebehandlung

Honen

Schleifen

Geräuschprüfung/Endkontrolle


zurück


CVT Planetenräderfertigung

 

Unsere Gruppe war in der Halle 3 bei der Räderfertigung. Dort werden Planetenräder für das CVT-Getriebe hergestellt. Die Rohteile werden von einer Fremdfirma gedreht und geliefert. In den einzelnen Stationen werden dann die Rohteile gefräst, entgratet, geschabt, gewaschen, in der Härterei gehärtet, gestrahlt, gehont, geschliffen (Planflächen) und geprüft.

Die Rohteile kamen per Band automatisch in eine Wälzfräsmaschine. Dort wird die Verzahnung ausgefräst. Es gibt zwei verschiedene Arten der Verzahnung rechts- und linkssteigende.

Per Band werden sie zum Entgraten zu der Entgratmaschine weitergeleitet. Dort wird der Rand der Verzahnung entgradet. Die Standzeit der beiden Entgratscheiben beträgt 50000-70000 Teile.

Beim Entgraten dreht sich das Zahnrad abwechselnd rechts- und linksrum. Die fertig entgrateten Teile werden dann per Band zu der Schabmaschine zum Schaben transportiert. Nach dem Fräsen ist die Verzahnung noch rau und ungleichmäßig. Durch das Schaben werden die Flächen der Verzahnung auf die richtige Oberflächengüte so wie Form gebracht, das wirkt sich positiv auf die Geräuschentwiklung im Getriebe aus. Beim Schaben wird ca. 0,2mm Material abgenommen. Die Standzeit der Werkzeuge beträgt ca. 7000-13000 Teile.

Nach dem Schaben werden die Zahnräder gewaschen, gehärtet und Festigkeits- gestrahlt. Danach kommen die Teile in die sogenannte Hartbearbeitung. Die Bohrungen der Zahnräder werden dann in 3 Schritten gehont, um den richtigen Rz-Wert unter 2,5µm zu erhalten. Die einzelnen Schritte heißen: vor-, zwischen- und fertighonen. Beim Honen wird die rotierende Aufweitstange (Werkzeug) in die Bohrung der Zahnräder ein- und ausgefahren bis das Maß erreicht ist. Ein Messdorn misst immer wieder die Bohrung. Sobald die Bohrung das eingestellte Maß erreicht hat, schaltet sich die Steuerung aus. Die Anlage misst automatisch jetzt 3 Zahnräder hintereinander. Sind sie alle 3 Ausschuss schaltet sich die Maschine aus und produziert nicht mehr weiter. Per Band kommen die Zahnräder zu einer Schleifmaschine. Dort werden die Planflächen mit einer Topfschleifscheibe geschliffen. Nach dem Schleifvorgang werden die Teile dann gewaschen und von einer Prüfmaschine auf Geräusche geprüft. In der Maschine befindet sich nah am Zahnrad ein Körperschallaufnehmer. Ein Gegenzahnrad treibt das zu prüfende Teil an. Die entstehenden Geräusche erfasst der Körperschallaufnehmer und ein Computer wertet sie aus. Die Maschine sortiert die i.o und n.i.o Teile automatisch aus.



Wälzfräsen

Entgraten

Schaben

Honen

Geräuschprüfung

zurück




Verschleißschutz durch Einsatzhärtungsschichten/Carbonitrieren

Einsatzhärtungsschichten werden durch Einsatzhärten von unlegierten oder niedrig legierten Stählen erzeugt. Das Einsatzhärten besteht aus den beiden Behandlungsschritten Aufkohlen oder Carbonitrieren und Härten. Aufkohlen und Carbonitrieren sind thermochemische Behandlungen. Durch das Aufkohlen wird die Werkstückrandschicht mit Kohlenstoff angereichert; durch Carbonitrieren mit Kohlenstoff und Stickstoff. Durch den Kohlenstoff erhält die Randschicht die für das nachfolgende Härten notwendige Aufhärtbarkeit; der Stickstoff führt zur Bildung von extrem hartem Eisennitrid in der Werkstückrandschicht.

Die Kohlenstoffkonzentration in der Werkstückrandschicht nimmt von außen nach innen stetig bis auf den Wert des Grundwerkstoffs ab. Die aufhärtbare Randschicht wird als Einsatz-härtungstiefe (Eht) bezeichnet. Im Allgemeinen muss für die Erzeugung einer Eht von 0,1mm mit einer Dauer von ca. 20 bis 40 min aufgekohlt oder carbonitriert werden. Die aufzukohlenden Werkstücke sollten eine rückstandfreie und oxidfreie Oberfläche aufweisen, da andernfalls die Kohlenstoffaufnahme behindert wird. Das Aufkohlen kann in flüssigen (Salzschmelzen), festen (Granulat, Pulver) oder gasförmigen (z.B. Kohlenmonoxid) Mitteln erfolgen. Die Temperatur für das Aufkohlen liegt im Bereich von 880°C bis 980°C. Das Anschließende Härten kann im einfachsten Fall durch unmittelbares Abschrecken nach dem Aufkohlen erfolgen.

Das Aufkohlen bzw. Carbonitrieren bewirkt eine Volumenvergrößerung der Werkstücke. Diese Vergrößerung bewirkt bei geometrisch unregelmäßig ausgebildeten Werkstücken eine Maß- und Formabweichung. (Bei Zahnrädern kommt es z.B. zu einem Verzug der Zahnflanken.) Dies macht in der Regel eine mechanische Nachbearbeitung der gehärteten Werkstücke notwendig, um die für den Einbau geforderten Maße und Oberflächen-beschaffenheiten zu erreichen. Die Nachbearbeitung erfolgt durch Schleifen oder Honen.

Einsatzhärtungsschichten insbesondere carbonitrierte Randschichten bieten einen deutlichen Schutz gegen Abrasion, Kavitation, Erosion und Tribooxidation und erhöhen die Beanspruchbarkeit gegenüber Wälzverschleiß. Das Randschichhärten bietet zudem den Vorteil, dass der Kern des Werkstücks seine Zähigkeit behält.


zurück




Qualitätssicherung an CVT-Planetenrädern

Bei der Besichtigung der CVT- Fertigung hatten wir das Thema Qualitätssicherung von Planetenrädern zu untersuchen und dokumentieren.

Mit der Qualitätssicherung wird das Vertrauen firmenintern und beim Kunden geschaffen, in dem die Qualitätsanforderungen erfüllt werden. Dies wird erzielt, indem alle Tätigkeiten im Bereich dokumentiert werden.

Für die Fertigung der Planetenräder gibt es verschiedene Prüfanweisungen, in diesen sind die Messstellen, Prüfmerkmale, Prüfmittel und die Stichprobengröße sowie die Häufigkeit vorgegeben.

Die erste Prüfanweisung ist für die Eingangsprüfung, da werden die Rohlinge geprüft. Der Innendurchmesser der Räder wird mit dem Grenzlehrdorn geprüft, dies erfolgt dreimal in einer Schicht in einer 3 Stichprobe, am Anfang, in der Mitte und am Ende einer Schicht. Zusätzlich werden die Kopfkreisdurchmesser bzw. die Außendurchmesser mit Grenzrachenlehren geprüft. Die Sichtprüfung, in der die Gratfreiheit, die Oberflächenfehler und eventuelle Beschädigungenermittelt werden, erfolgt an jedem Teil das maßlich geprüft werden muss.

Danach kommt das Fräsen, dazu wird das diametrale Zweikugelmaß mit dem Einstellmeister geprüft und das drei mal drei Teile pro Schicht. Durch den Einstellmeister werden die Planetenräder auf Rundlauffehler geprüft und das jeweils drei mal in einer Schicht. Daraufhin folgen im Messraum an der Verzahnungsmaschine folgende Prüfmerkmale: Profil- Winkelabweichung und Flankenlinien- Winkelabweichung werden durchgeführt jeweils ein Teil pro Schichtanfang.

Die Sichtprüfung ist dafür da, um Beschädigungen, Gratfreiheit und Oberflächenfehler früh zu erkennen, um sie dann zu beheben, wenn möglich.

Nach dem Fräsvorgang kommt das Schaben. Hier werden das diametrale Zweikugelmaß und der Teilkreisdurchmesser mit dem Einstellmeister geprüft. Dies erfolgt in dreier Stichproben an Schichtanfang- Mitte- Ende. Die Planetenräder werden auf Rundlauffehler durch Rundlaufmessen mit dem Einstellmeister geprüft, wieder in dreier Stichproben. Zum Schluss wird im Messraum mit einer Verzahnungsmessmaschine die Winkelabweichung und geprüft. Dies erfolgt einmal zum Schichtanfang und nach einem Werkzeugwechsel.

 

Honen

Nach dem Schabvorgang werden die Teile zum Härten (Carbonitrieren) gebracht. Wenn die Teile Carbonitriet sind, wird danach das Honverfahren durchgeführt. Im Honverfahren werden die Bohrungsdurchmesser 13,771 + 0,011 mit dem Einstellring Subito 37C85831 VW 19326 geprüft. Es werden immer 3x3 Teile am Schichtanfang-, Schichtmitte und am Schichtende geprüft.

Die Rundlaufabweichung (max. 0,056/A) wird an der Kontrolleinrichtung 37C85827/3 einmal ein Teil nach dem Werkzeugwechsel und am Schichtanfang geprüft.

Rundheit (max. 0,003) und Parallelität (max. 0,003/A) werden am Formtester im Messraum jeweils ein Teil am Schichtanfang und nach dem Werkzeugwechsel geprüft.

Die Rautiefe in der Bohrung (max. 2,5µm) wird mit einem Perthometer auch im Messraum einmal pro Schicht geprüft. Die Verzahnung wird im Messraum einmal pro Woche am Montag ( 1Teil pro Tasche = 24Teile ) geprüft.

Für jedes Werkstück muss noch eine Sichtprüfung nach Beschädigung, Oberflächenfehler und Gratfreiheit durchgeführt werden.

Finieren

Das Verfahren Finieren wird nach dem Honen durchgeführt. Das Finieren wird an Hand eines Schleifverfahrens durchgeführt. Die Werkstückkontrolle wird an Hand eines Höhenmaßes jeweils alle 20 min. durchgeführt. Mit einem Einstellmeister wird die Höhe L2 und L3 bis zu einem 1/100 genau gemessen. Der Planlauf 1 und 2 wird auch wie bei dem Höhenmaß mit einer Kontrollvorrichtung gemessen, dabei muss darauf geachtet werden, dass 3 mal pro Schicht - Schichtanfang, Mitte und Ende -kontrolliert wird. Die Rautiefen R21, R22 werden mit Hilfe eines Perthometers geprüft, das sich in unserem, zum Messen spezialisierten Messraum befindet. Zu beachten ist, dass jeweils zu Schichtanfang der Werkzeugwechsel durchgeführt wird. Nicht zu vergessen ist, dass die Oberflächenhärte nach Vickers beidseitig mit dem Vickershärteprüfgerät (Inventarnummer 940 3006) in unserem hochmodernen und verbindlichen Feld G32 durchgeführt wird. An Hand der Sichtprüfung stellen unsere Mitarbeiter Schleifbandrisse Beschädigungen, Oberflächenfehler, Gratfreiheit und Vorhandensein der Schlussfasen fest. Zur Reinigung unserer Teile werden sie durch einer Waschanlagen befördert. Zu unserer aller Sicherheit werden zu Schutz unserer Gehöre eine Geräuschprüfung an Hand einer Maschine geprüft.

 



Prüfanweisung/Honen

Planlauf-Prüfvorrichtung

Statistische Qualitätsregelung

Prüfvorrichtung/Geräuschprüfung


zurück


Werkstoffprüfung/Wärmebehandlung

Schliffbild und Eht-Prüfung


Fragen zur Werkstoffprüfung

  1. Welche Härteprüfverfahren kommen bei der Zahnradherstellung zum Einsatz?
  2. Die Härteprüfverfahren sind zu beschreiben! (Prüfkörper, Prüfkräfte, Eignung für welche Werkstoffe/Werkstücke)
  3. Wie wird die Einsatzhärtetiefe geprüft?
  4. Was wird mit Hilfe von Schliffbildern geprüft?
  5. Wie werden Schliffbilder hergestellt?
  6. Welche Hilfsmittel zum Interpretieren von Schliffbildern gibt es?
  7. Wie häufig werden die einzelnen Werkstoffprüfungen durchgeführt?
  8. Welche Werkstoffprüfungen muss der Facharbeiter in der Härterei durchführen?
  9. Welche Maßnahmen werden in der Härterei getroffen, wenn ein Prüfergebnis vor Ort negativ ausfällt?
  10. Welche Maßnahmen werden getroffen, wenn im Labor ein Prüfergebnis negativ ausfällt?
zurück