Eine heiße Verbindung

Die gebaute Nockenwelle ist weiter auf dem Vormarsch

(PresseBox) - Die gebaute Nockenwelle ist weiter auf dem Vormarsch. Dies liegt vor allem an einer erheblichen Gewichtsreduzierung im Vergleich zu Vollschaft-Nockenwellen.
Auch im LKW-Bereich hat die gebaute Nockenwelle inzwischen Einzug gehalten. Ein wesentlicher Nachteil jedoch vieler Fügeprozesse sind die hohen Fügekräfte, die zu unzulässigen Toleranzen der Nockenposition und -orientierung führen. Einen entscheidenden Vorteil bietet im Gegensatz hierzu das Fügepatent von EMAG:
Das thermische Fügen ermöglicht das Bauen von ?montagefertigen? Nockenwellen, Getriebewellen und anderen Präzisionsverbindungen.
Die Vorteile gebauter Nockenwellen sind bekannt: geringere Kosten, niedrigeres Gewicht, für die Einzelkomponenten sind unterschiedliche Werkstoffe einsetzbar, höhere Flexibilität in der Fertigung, aber auch neue Nockengeometrien wie etwa negative Radien der Nocken sind einfacher umzusetzen. Im Rahmen der notwenigen Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und somit auch der CO2-Emission sind gebaute Nockenwellen deshalb weiter im Vormarsch.
Die alternativen Verfahren zum Fügen von Nocke und Welle haben allerdings einen gravierenden Nachteil: Nocken und Welle können nicht so genau gefügt werden, dass das Nachschleifen der Nocken eingespart werden kann. Die Verbindung der Nocken zum Rohr erfolgt meist über einen Kraftformschluss, der entweder durch Aufpressen, Rändeln oder/und Keil-, Kerb oder anderen Verzahnungen hergestellt wird. Die benötigten Fügekräfte verformen teilweise die beteiligten Bauteile derart, dass es zu unzulässig großen Toleranzen der Nockenlage bzw. -orientierung kommt.
Thermisches Fügen von EMAG = Präzisionsfügen
Mittels thermischem Fügen, d.h. dem Aufschrumpfen der Nocke auf das Rohr, erreicht man jedoch durch einen reaktionskraftfreien Fügeablauf die gewünschten Toleranzen. Entscheidend hierbei ist das Know-how bezüglich Beherrschbarkeit der Prozessparameter Temperatur und Zeit sowie der mechanischen Ausführung der Fügeeinrichtung.

Durch eine optimale Kombination von Roboter und speziell konzipierter Greiftechnik lassen sich Fügespalte kleiner 15 µm prozesssicher beherrschen. Das Konzept erlaubt durch seine Flexibilität einen großen Freiheitsgrad beim Design der Nockenwellen und kann auch gut für mittlere Stückzahlen mit häufiger Typenumrüstung eingesetzt werden. Durch die hohe Präzision der so gefügten Nockenwelle kann das Nockenformschleifen der Welle drastisch reduziert oder bei Verwendung von Präzisionsnocken ganz vermieden werden. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens liegt in der Möglichkeit, unterschiedliche Werkstoffe innerhalb einer Welle zu kombinieren. In Betracht kommen neben geschmiedeten Nocken z.B. aus 100 Cr 6 auch fertig geschliffene, oder maßhaltig gesinterte Nocken, die ohne Nachschleifoperation auskommen. Untergeordnete Bauteile wie Stopfen oder Endstücke können ebenso wie die eigentliche Welle aus günstigeren Materialien hergestellt werden.
Damit kann die Nockenwelle an die Anforderungen im Motor angepasst und hinsichtlich Belastbarkeit und Herstellkosten optimiert werden.
Noch ein Schritt weiter:
Falls die Nockenwelle nach dem Fügen geschliffen werden soll, lässt sich der Fügeprozess sehr einfach mit einer Schleifmaschine verketten. Besonders einfach funktioniert dies mit den EMAG Schleifzentren der VTC DS-Baureihe: Der Roboter der Fügeanlage übergibt die gefügte Nockenwelle direkt an die Ladeposition des Schleifzentrums. Die Vorteile des durch EMAG angebotenen Verfahrens lassen sich auch auf andere Bauteile übertragen: Bei der Produktion von Getriebewellen können geschliffene Zahnräder eng aneinander auf Wellen gefügt werden, ohne den nötigen Überlauf der Schleifscheibe konstruktiv berücksichtigen zu müssen. Damit lässt sich die Baulänge einer Getriebewelle minimieren und somit die Gesamteinheit kompakter gestalten.
Maximale Flexibilität
Das EMAG Verfahren zeichnet sich durch wenig werkstückberührende Bauteile aus. Dadurch lassen sich derartige Anlagen in kurzer Zeit (weniger als 15 min) umrüsten.
Qualitativ hochwertiges Fügen in Sekundenschnelle
Das von EMAG angebotene thermische Fügeverfahren kombiniert Flexibilität und Produktivität: Den konstruktiven und fertigungstechnischen Freiheiten steht eine kurze Taktzeit gegenüber. Während eine Nocke gefügt wird, wird die nächste bereits parallel hierzu erwärmt. Durch Auslegung der Fügemaschine mit mehreren Anwärmeinheiten kann die Technik optimal auf die Anwendung skaliert werden. Diese Vorteile sind wohl auch der Grund, wieso zahlreiche namhafte Hersteller von Nockenwellen und anderen Präzisionsbauteilen sich für das neue Verfahren interessieren, Probebearbeitungen durchführen lassen oder das Verfahren bereits in der Produktion nutzen. Idealerweise nutzt der Kunde die Synergievorteile in der EMAG Gruppe in Summe und lässt sich für seine Anwendung ein Komplettkonzept von der Vorbearbeitung über
das Fügen bis hin zur Endbearbeitung erstellen.
Vorteile des thermischen Fügens:
Hohe Genauigkeit, keine Nachbearbeitung nach dem Fügen nötig
Materialeinsparung durch Gewichtsreduzierung
Keine Deformierung nach dem Fügen
Kombination unterschiedlicher Werkstoffe
Frei wählbare Bauteilreihenfolge
Frei wählbare Winkel- und Axialposition
Schnelles Umrüsten bei Produktwechsel
Die Vorteile gebauter Nockenwellen:
Geringere Kosten
Niedrigeres Gewicht
Unterschiedliche Werkstoffe für die Nocken möglich
Höhere Flexibilität in der Fertigung
Neue Nockengeometrien ? wie etwa negative Radien der Nocken ? sind einfach umzusetzen

Die EMAG Holding GmbH ist Enterprise Member der CNC-Arena, die seit mehr als zehn Jahren das führende Branchenportal in der Fertigungstechnik und Automatisierung ist.
Die EMAG Gruppe liefert Maschinen und Fertigungssysteme zur Bearbeitung von scheibenförmigen, wellenförmigen und kubischen Werkstücken unter Einsatz einer Vielzahl von Fertigungstechnologien. Ob Drehmaschinen, Schleifmaschinen, Verzahnmaschinen, Laserschweißmaschinen oder Bearbeitungszentren ? die EMAG Gruppe bietet für nahezu jeden Anwendungsfall die optimale Fertigungslösung.
Dabei greift das traditionsreiche Unternehmen mit Sitz in Salach auf die umfassende Erfahrung aller bei der EMAG Gruppe versammelten Unternehmen zurück und bietet seinen Kunden maßgeschneiderte und innovative Fertigungslösungen auf höchstem Niveau. Die EMAG Gruppe deckt das gesamte Technologiespektrum ab und ist so Partner bei der Realisierung kompletter Prozessketten im Bereich Getriebe-, Motoren- und Fahrwerkskomponentenfertigung. Flexibilität, Schnelligkeit und die Nähe zum Kunden garantieren dabei eine einzigartige Wettbewerbsposition.
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Datum: 28.06.2013 - 08:30 Uhr
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