Axialverzahnen mit elektrischen Antriebsachsen

Kleine Innenverzahnungen stoßen in der Kaltmassivumformung bislang an technologische Grenzen. Mit dem Axialverzahnen steht nun ein Verfahren zur Verfügung, das hohe Profilgenauigkeit mit Materialeffizienz verbindet und insbesondere bei geringen Innendurchmessern neue Möglichkeiten eröffnet. Die Profiroll Technologies GmbH erweitert dafür das Maschinenspektrum um eine Anlage, die vor allem auf die Herstellung von Rotorwellen für Elektrofahrzeuge zielt.

Wenn es darum geht, kleine Innenverzahnungen präzise und materialeffizient im Kaltumformprozess herzustellen, dann kommt das Axialverzahnen ins Spiel. Da die zu fertigenden Zähne die direkte Negativform des Werkzeugs sind, werden durch den Prozess eine hohe Profilgenauigkeit sowie eine hohe Materialfestigkeit und Materialeffizienz erreicht.

Eine Lücke im Portfolio von Profiroll Technologies soll die neue Axialverzahnungsmaschine PA 450 schließen. Als Hauptanwendungsfeld nennt das Unternehmen die Fertigung von Rotorwellen für Elektrofahrzeuge.

Bislang erzeugten sämtliche Maschinen des Unternehmens aus Bad Düben Profile in einem abwälzenden Verfahren – unabhängig davon, ob es sich um Gewinde, Kugelspindelprofile oder Außen- und Innenverzahnungen handelte. „Gerade bei Innenverzahnungen führt dieses Verfahren jedoch zu einer technologischen Begrenzung auf Bauteile mit relativ großen Innendurchmessern“, sagt Dr.-Ing. Michael Hirsch, Geschäftsbereichsleiter „Neue Technologien“.

Die von Profiroll entwickelte Axialverzahnungsmaschine PA 450 arbeitet mit vollständig elektrischen Achsen.
Headerbild: Das Hauptanwendungsgebiet für die neue Axialverzahnungsmaschine ist die Herstellung von Rotorwellen für E-Fahrzeuge.
Fotos: Profiroll

Für kleine Innendurchmesser

Mit Blick auf eine strategische Portfolioerweiterung und konkrete Anfragen aus der Automobilindustrie rückten in den vergangenen Jahren kleine Innenverzahnungen in den Fokus. Dafür war ein geeignetes Fertigungsverfahren zu entwickeln.

„Im Jahr 2022 haben wir uns das erste Mal theoretisch mit diesem Verfahren auseinandergesetzt, speziell mit der Werkzeugauslegung. Erste Prozessuntersuchungen wurden 2023 auf einer Sondervorrichtung mit hydraulischen Antrieben durchgeführt“, berichtet Hirsch.

Im Verlauf der Untersuchungen zeigten sich die Grenzen der Hydraulik. „Sie sind in der Geschwindigkeit begrenzt und zudem vergleichsweise groß und teuer, weil Druckspeicher benötigt werden, um eine entsprechende Prozessdynamik aufbringen zu können“, ergänzt Hirsch.

Die Entwickler setzten daher auf elektrische Antriebstechnik. Ende 2024 wurden erste Versuche mit elektrisch angetriebenen Achsen erprobt, darunter ein Planeten-Wälz-Getriebe. Innerhalb von acht Monaten entstand daraus eine neue Maschine für das Innenverzahnen mit elektromechanischen Antriebsachsen, ausgelegt auf hochdynamische Schlittenbewegungen. Nach Angaben des Unternehmens arbeitet die Anlage geräuscharm, energieeffizient und wartungsarm bei kompakter Bauweise.

Axialverzahnen

Die Axialverzahnungsmaschine kann zur wirtschaftlichen Herstellung kleiner Innenverzahnungen eingesetzt werden, beispielsweise für die Fertigung von Rotorwellen für E-Fahrzeuge.

Durch die elektromechanischen Antriebsachsen arbeitet die Anlage geräuscharm, zeichnet sich durch einen geringen Energieverbrauch und eine kompakte Baugröße aus.

Die Entwicklung der Maschine, die Werkzeuge sowie die Prozessentwicklung kommen aus einer Hand. Dies ermöglicht dem Nutzer eine unkomplizierte Prozessintegration.

Axial statt abwälzend

Bei der PA 450 wird das Werkzeugprofil nicht abwälzend, sondern axial auf das Werkstück übertragen. Der senkrechte Maschinenaufbau ermöglicht eine Bearbeitung in axialer Richtung; die Umformung erfolgt von unten, um die Schmierstoffversorgung der Umformzone sicherzustellen.

In der Auslegung orientierte sich Profiroll an typischen Kundenanforderungen, die überwiegend auf reine Innenverzahnungen abzielen. Bearbeitet werden Bauteile mit Längen von 50 m bis 450 Millimetern, Durchmessern von 30 bis 100 Millimetern, Verzahnungsdurchmessern von 15 bis 60 Millimetern sowie Zähnezahlen zwischen 17 und 100. Der Schwerpunkt liegt auf Geradverzahnungen.

Zur Prozessüberwachung dient eine unternehmenseigene Bedienoberfläche mit grafischer Darstellung zentraler Parameter, darunter ein Kraft-Weg-Diagramm. Ziel ist es, die gleichen Qualitätsmaßstäbe wie bei anderen Anlagentechnologien des Herstellers zu erreichen. „Wir möchten mit dieser Maschine das Innenverzahnen auf ein neues Niveau heben und unseren Kunden eine Anlage zur Verfügung stellen, die auf hohe Wirtschaftlichkeit ausgerichtet ist“, sagt Hirsch.

Kontakt

Jens Wunderlich

Geschäftsführer
Profiroll Technologies GmbH
Bad Düben
E-Mail senden

profiroll.de