Mit speziellen Feinschneidwerkzeugen lassen sich Synchronringe und Kupplungskörper umformtechnisch

Mit speziellen Feinschneidwerkzeugen lassen sich Synchronringe und Kupplungskörper umformtechnisch wirtschaftlicher herstellen. (Bild: Aweba Werkzeugbau GmbH Aue)

Für die Fertigung von Synchronringen und Kupplungskörpern für Schalt- und Doppelkupplungsgetriebe hat die Aweba Werkzeugbau GmbH ein spezielles umformtechnisches Verfahren entwickelt, das völlig ohne spangebende Nachbearbeitung auskommt.

 Aue (rm). Bisher war diese Fertigung ein aufwändiger Prozess mit aufwändigen spangebenden Bearbeitungsschritten. Bei der  feinschneidtechnischen Lösung entfällt hingegen die komplette oder zumindest die finale spangebende Bearbeitung eines jeden einzelnen Zahnes der Kupplungskörper. Dadurch soll das Verfahren um ein Vielfaches schneller sein als die konventionelle Herstellung und damit deutlich wirtschaftlicher.

Der erhebliche Aufwand bei der konventionellen Herstellung von Synchronringen und Kupplungskörpern beschäftigt die Getriebehersteller. Zumal solche Komponenten insbesondere durch die steigende Nachfrage nach manuellen Schaltgetrieben und Doppelkupplungsgetrieben verstärkt nachgefragt werden. Denn für die Synchronisierung mechanischer Schaltgetriebe sowie von Doppelkupplungsgetrieben spielen Synchronringe und Kupplungskörper eine Schlüsselrolle. Geräuschlose, schnelle Schaltvorgänge erfordern deren einwandfreie Funktion.

Kupplungskörper sind ringförmige Bauteile aus Blechwerkstoffen in Dicken von 4 bis 8 mm. Bei der Herstellung kommt es insbesondere auf die präzise Einhaltung der komplizierten Verzahnungsgeometrien an. Die Zähne weisen beidseitig Hinterschneidungen sowie eine spezielle Dachform auf. Hat sich das Feinschneiden bestimmter Funktionsflächen der Kupplungskörper in den letzten Jahren etabliert, muss die Dachform der Teile noch immer Zahn für Zahn aufwändig spangebend nachbearbeitet werden.

Mit den Feinschneidwerkzeugen von Aweba lassen sich Synchronringe und Kupplungskörper dagegen umformtechnisch herstellen.  Die Idee für das neue Fertigungsverfahren basierte auf einer Kundenanfrage. Nach sieben Wochen intensiver einschlägiger Versuche gab es die ersten Erfolge.

Nicht zuletzt deshalb, weil Aweba dafür günstige Voraussetzungen mitbringt. Denn der Werkzeugbaubetrieb ist neben den Segmenten Druckgießtechnik, Präzisionsschnitte und Karosseriewerkzeuge auf die Herstellung komplexer Werkzeuge für Powertrain-Komponenten spezialisiert. Daher konnte das spanlose Verfahren mit beträchtlichem Aufwand zur Serienreife entwickelt werden.

Dabei handelt es sich um eine Kombination aus Massivumformen und Feinschneiden innerhalb eines Werkzeuges. Obgleich für die Entwickler der Bau von mehrstufigen Werkzeugen Routine war, schlug man mit dem Verfahren zur Herstellung von Kupplungskörpern doch ein neues Technologiekapitel auf. Waren es bislang zwei, drei oder vier Stufen innerhalb eines Werkzeuges, galt es jetzt, zehn und mehr Stufen in einem Feinschneidprozess zu integrieren und diese Komplexität sicher zu beherrschen.

Das Werkzeug wird damit zur Maschine, die die Komplettbearbeitung übernimmt und nachfolgende Bearbeitungsschritte überflüssig macht. Das spezielle Verfahren erlaubt die Herstellung von zehn und eventuell von bis zu 15 Teilen/min. Bereits heute wird damit die Produktivität der konventionellen Herstellung um 50 bis 100 % übertroffen.

Allerdings können die komplexen Werkzeuge zur Herstellung aufwändiger Kupplungskörper eine Länge von bis zu 3 000 mm erreichen. Damit sind gängige Feinschneidpressen sowohl in punkto Einbaumöglichkeiten als auch bei der Presskraft schnell überfordert. Deshalb schufen die sächsischen Werkzeugbauer ein steuerbares Feinschneidgestell, das auf herkömmlichen mechanischen und hydraulischen Pressen zum Einsatz kommen kann. Die millionenschwere Investition in groß dimensionierte Feinschneidpressen ist damit nicht mehr zwingend erforderlich.

Die Werkzeuge werden im Prozess mit integrierter oder angehängter Messtechnik und Verschleißerkennung ausgerüstet. Denn nur eine reproduzierbare Präzision der Werkzeuge durch die Herstellung der Werkzeugkomponenten in klimatisierten Zerspanungsbereichen  sichert eine fehlerfreie Herstellung der sehr eng tolerierten Bauteile. Gleichzeitig ist dabei eine In Process-Messung der relevanten Parameter beim Abpressvorgang notwendig. Der Ausfall eines einzigen Kupplungskörpers hätte fatale Folgen, weshalb die Teile unbedingt Life Time-Qualität mitbringen müssen.

Ein deutscher Automobilzulieferer war nach Versuchen von den Möglichkeiten des Feinschneidverfahrens so überzeugt, dass er die Vorteile der neuen Technik sofort nutzen wollte. Da die Pflege und Wartung der komplexen Werkzeuge Spezialkenntnisse erfordern, entschied sich der Zulieferer dafür, die kompletten Kupplungskörper von Aweba fertigen zu lassen. Der Werkzeugbauer wird damit zum Serienlieferanten. Der Zulieferer muss im Gegenzug nicht in eine Presse investieren und auch nicht die komplizierte Wartung und Einstellung der Werkzeuge übernehmen.

Die Rolle des Serienfertigers will Aweba zukünftig ausschließlich für ein bestimmtes Teilespektrum übernehmen. Und zwar dann, wenn die aufwändige Herstellung inklusive Sintern oder Gießen und anschließendem Zerspanen durch einen Umform- und Feinschneidprozess mit hoher Produktivität und Präzision ersetzt werden soll.

Ab wann die Sachsen ihre Spezialwerkzeuge direkt an Kunden für die Fertigung in Eigenregie bereitstellen können, muss eine intensive Erprobung unter Serienbedingungen beantworten. Sobald dies der Fall ist, wird auch das nötige Fachwissen für Wartung und Einstellung der Werkzeuge weitergegeben oder diese Aufgabe vor Ort übernommen. 

Die Möglichkeiten der Kombination aus Massivumformen und Feinschneiden innerhalb eines Werkzeuges sind mit der Herstellung von Kupplungskörpern nach Meinung von Aweba jedenfalls nicht erschöpft. Denn das neue Verfahren soll noch viel Potenzial für die wirtschaftliche Herstellung weiterer verzahnter Bauteile enthalten.