Anwendungsbereich

Bei der Herstellung von Werkstücken mit dem Wirbelverfahren wird zwischen der Bearbeitung von Innen- und Außenkonturen unterschieden.

Zu den Außenkonturen gehören Bauteile mit wendelförmiger Geometrie, wie z.B. Präzisionsgewindespindeln, Modulschnecken, Extruderschnecken und Schneckenelementen und Schraubenverdichterrotoren. Mehrgängigkeit kann entweder durch das Teilverfahren oder Wälzwirbeln erzeugt werden. Weiterhin ist die Herstellung von symmetrischen und asymmetrischen Kurven- und Rotationsflächen möglich. Anwendungsbeisipiele hierfür sind Hub- und Hauptlager, Nockenwellen, Exzenterschnecken, Kugeln und Polygonprofile.

Die Bearbeitung der Innenflächen von Kugelkalotten, Pumpengehäusen und Extrudergehäusen sowie die Anfertigung von Innengewinden an Muttern jeglicher Art, schweren Werkstücken, z.B. Turbinengehäusen, Reaktordruckgefäßen oder Pressenständern ist durch Innenwirbeln möglich.

Verfahrenseigenschaften des Wirbelns

Dieser aufgrund seiner Spanbildungskinematik durch eine hohe Dynamik der Zerspankraftkomponenten gekennzeichnete Formgebungsprozeß zeichnet sich insbesondere durch eine sehr geringe Werkstückerwärmung aus. Dadurch wird die für Drehoperationen typische Maßabweichung als Folge instationärer Werkstückwärmeausdehnung im Bereich der Kontaktzone deutlich reduziert und so die prozeßspezifische Voraussetzung zur Fertigung genauer Werkstücke gewährleistet. Dieser Effekt wirkt sich derart aus, dass die Werkstücktemperatur mit zunehmender Schnittgeschwindigkeit sinkt. Hieraus ergeben sich äußerst steigungskorrekte und präzise Werkstücke.

Im Gegensatz zum Drehen werden beim Wirbeln systemimmanenten Werkstückunwuchtkräfte als Folge der mit geringer Winkelgeschwindigkeit rotierenden Werkstücke praktisch zu Null. Besonders für Werkstücke mit besonders großem Längen-Durchmesser-Verhältnis ist eine genaue und stabile Abstützung des langsam rotierenden Werkstückes zur Aufnahme der Passivkraft möglich.

Durch den unterbrochenen Schnittvorgang wird grundsätzlich ein kurzer Span erzeugt, so dass generell die beim Zerspanen mit geometrisch bestimmter Schneide vorhandenen Gefahr einer Schädigung der Werkstückoberfläche durch Band- oder Wirrspäne unterbunden ist und die Entsorgung der Späne aus der Werkzeugmaschine auch bei Werkstoffen, die üblicherweise zur Bildung von Spänen mit großem Spanvolumen neigen, gewährleistet wird.

Die erreichbaren Oberflächenqualitäten sind sehr hoch, Rauhheitswerte von
Rt=2-8µm können bei hohen Standzeiten eingehalten werden.

Aufgrund der günstigen Spanbildung und hohen Schnittgeschwindigkeiten betrage die erreichbaren Hauptzeiten nur ca. 20% der üblichen Zeiten (Vergleich Fräsen/Wirbeln von Trapezgewinden).

Im allgemeinen wird mit dem Wirbeln ohne Kühlschmiermittel zerspant, so dass die aufwendige und kostenintensive Kühlschmiermittelaufbereitung und -entsorgung in fast allen Fällen entfallen kann. Lediglich bei der Zerspanung von extrem zähem Material greift man auf den Einsatz von Minimalmengenschmierung zurück. Hierbei wird während des Zerspanungsvorgangs ein Luft-Öl-Gemisch auf die Werkzeugschneide gesprüht, was sich standzeitfördernd auf die Werkzeuge auswirkt.