Norton Xtrimium für innovatives Verzahnungsschleifen

Im Allgemeinen machen die Schleifwerkzeugkosten laut Norton nur einen geringen Anteil an den gesamten Herstellungskosten eines Zahnrades aus. Das Reduzieren der Werkzeugpreise hat daher meist nur einen untergeordneten Einfluss auf die Gesamtkostenersparnis. Dahingegen führt eine PSP-basierte Produktivitätssteigerung zu einer wesentlichen Senkung der Stückkosten, häufig im Bereich deutlich über 15 Prozent. Dies geschieht durch eine Optimierung der Prozess- und Standzeiten sowie der Reduzierung von Oberflächendefekten.

Vom großen Ganzen bis hin zum Detail
Der Ansatz von PSP liegt in der Betrachtung des Gesamtprozesses aufseiten des Kunden: PSP-geschultes Vertriebspersonal und spezialisierte Anwendungsingenieure von Saint-Gobain Abrasives analysieren die Qualität (Ausschuss, Nachbearbeitung, Verschrottung, Prozessfähigkeitsindex Cpk etc.), den Service (u. a. Liefer- und Prozesszeiten), die Kosten (Lohn-, Betriebs- und Werkzeugkosten, Material und Abfall, etc.) sowie die Sicherheit (u. a. Arbeitsunfälle mit Ausfalltagen, Arbeitnehmerausgleich, etc.). Aus dieser umfassenden Prozessanalyse heraus werden Prioritäten bestimmt und ein Aktionsplan in einer so genannten PSP-Projektakte festgelegt, der genau auf die Bedürfnisse des Kunden zugeschnitten ist. 

PKD bringt Verstärkung
Mit Xtrimium hat Norton zusätzlich eine Plattform geschaffen, um Schleifscheiben, etwa zum Wälz-, Profil,- Schnecken- und Kegelradschleifen, zielgerichtet auszulegen. Modernste Korn- und Bindungstechnologien von Norton beziehungsweise Norton Winter, wie etwa Quantum X, Vortex 2, Vitrium3, Altos next oder Paradigm, sind unter Xtrimium zusammengefasst. Jedes Schleifkorn, wie zum Beispiel keramische Sinterkorunde oder leistungsfähige Schmelzkorunde, und jede Bindungsart mit bestimmter Struktur spielen ihre Stärken in bestimmten Bereichen aus. Unter Berücksichtigung der wirtschaftlichen Faktoren, der maschinellen Voraussetzungen und der Prozesssicherheit werden Schleifkorn, Bindung, Struktur und Härte des Schleifwerkzeugs exakt für den jeweiligen Bearbeitungsprozess eingestellt. So lassen sich die im Rahmen des PSP-Prozesses gewonnenen Erkenntnisse dank Norton Xtrimium in die Entwicklung optimaler Werkzeuglösungen überführen.

Dr. Stefan Bohr, Director Application Engineering bei Saint-Gobain Abrasives: „Norton Xtrimium-Werkzeuge sind dank des passgenauen Engineerings anderen Produkten aus dem Marktumfeld deutlich überlegen. Sie garantieren unter anderem maximales Zerspanvolumen bis zum Abspanndurchmesser bei niedrigen Schleifzeiten sowie langen Standzeiten, gefügeschonenden Materialabtrag, maximale Formstabilität, kühlen Schliff zur Vermeidung von thermischen Schädigungen, gezielte Oberflächenrauigkeiten, optimale Schleifparameter und ein hervorragendes Preis-Leistungsverhältnis.“ 
Die Ergebnisse aus der Praxis untermauern diese Aussagen. So etwa beim Wälzschleifen eines Zahnrades mit 60 Zähnen: Gegenüber der herkömmlichen keramischen Schleifmittel aus dem Marktumfeld erzielte das Xtrimium-Werkzeug laut Norton eine 60 Prozent höhere Standzeit, eine um 5 Prozent reduzierte Schleifzeit und erreichte die geforderte Oberflächengüte von Ra = 0,5 µm ohne thermische Schädigungen.

Zum Profilschleifen eines Zahnrades passte Norton ein Quantum X-Werkzeug an die spezielle Zerspanaufgabe mit Vorgabe von Ra <= 0,4 µm an. Dieses spezielle Xtrimium-Hochleistungswerkzeug kombiniert verschiedene Norton-Technologien: freischneidende Quantum-Körner, die dank Norton Vortex 2 einen optimalen Kornabstand in dreidimensionaler Struktur erhalten. Die hierbei verwendete Bindungsformel Norton Vitrium3 vereint hohe Kornhaltekräfte bei niedrigem Bindungsgehalt und macht das Xtrimium-Schleifwerkzeug hochporös und doch fest. Es steht mehr freies Kornmaterial für einen scharfen Schnitt und hohen Materialabtrag zur Verfügung. Weniger Kontakt der Bindungsfläche mit dem Werkstück sowie eine verbesserte Diffusion des Kühlschmiermittels dank der porösen Struktur sorgen für einen besonders kühlen Schliff. Dr. Bohr erläutert ein typisches Fallbeispiel: „Das zielgerichtete Engineering der Spezifikationen hat sich gelohnt: Die Schleifzeit reduziert sich im Vergleich zu herkömmlichen marktverfügbaren Werkzeugen um 40 Prozent, während das Zeitspanvolumen um 50 Prozent gesteigert wird. Auch reduziert sich im Vergleich die Leistungsaufnahme um 20 Prozent, die Oberflächengüte liegt bei Ra = 0,3 µm, und die Kosten pro Bauteil sind unterm Strich 50 Prozent niedriger.“

Ein weiteres Beispiel ist ein Norton Xtrimium-Werkzeug mit einem selbst entwickelten Sinterkorund. Die länglichen Stäbchen ordnen sich in der Schleifscheibe so an, dass eine extrem durchlässige Struktur mit größtmöglichem Porenraum und trotzdem hoher Festigkeit entsteht. So findet das Kühlmittel einen schnellen, direkten Weg zur Schleifzone, und die Späne können entsprechend leicht abgeführt werden. In der Praxis sind damit Prozessverbesserungen mit 45 Prozent minimierter Schleifzeit, 185 Prozent gesteigertem Zeitspanvolumen und einer Oberflächengüte von Ra = 0,3 bis 0,5 µm bei geforderten Ra <= 0,8 µm keine Seltenheit.

Dr. Bohr: „Die neue Xtrimium-Plattform für Verzahnungsanwendungen entfaltet neben dem anwendungsfokussierten Anpassen der jeweiligen Spezifikationen auch Synergien im Bereich Neuentwicklungen. Beispielsweise die so genannte Dualscheibe, die sowohl die eigentliche Schleifaufgabe erfüllt als auch mit einem separaten Bereich und einer entsprechend angepassten Spezifikation einen Polierschliff ermöglicht, also zwei Bearbeitungsprozesse in einer Aufspannung kombiniert. Dadurch entfallen Umrüst- und Justierarbeiten, die Produktionszeit verkürzt sich und die Qualität wird deutlich gesteigert. Norton hat dafür eine eigene Rezeptur entwickelt, die sich im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen nicht ausdehnt, und somit definiert abgerichtet werden kann.

Norton Xtrimium ist die Plattform, unter der die technischen Werkzeug-Lösungen speziell für Getriebebauteile zusammengefasst sind.

Zielgerichtet ausgelegte Norton Xtrimium-Werkzeuge zum Schnecken- (links), Profil- (hinten) und Kegelradschleifen.

Die Xtrimium-Plattform ist auch Innovationsquelle für Neuentwicklungen. So etwa ein zweigeteiltes Schleifwerkzeug, mit dem in einem Durchgang geschliffen und poliert werden kann.

Fotos: Saint-Gobain Abrasives GmbH