As we know, traditional turning machining involves a stationary tool and a rotating workpiece, while traditional milling machining is the opposite. What catches everyone’s attention in the video is that both the workpiece and the tool are rotating rapidly. Several industry experts pointed out that the rotation of the machine spindle and the tool needs to satisfy strict mathematical relationships, namely the speed ratio. This is precisely the key to rotary indexing machining technology. Now, let’s reveal its mystery.

Was ist Rundtaktbearbeitung?

Definition

Die Rotationsindexbearbeitung, abgekürzt als Rotationsindexierung, bezieht sich auf eine Bearbeitungsmethode, bei der sich sowohl das Werkzeug als auch das Werkstück gleichzeitig drehen, um Schneiden und Indexieren zu erreichen. Durch die Anpassung des Geschwindigkeitsverhältnisses zwischen ihnen können verschiedene Arten von Teilen bearbeitet werden. Es eignet sich für Teile mit kreisförmig verteilten Bearbeitungsflächen, wie z. B. Zahnräder und Keilwellen.

Mechanismus

Der Schwerpunkt der Rundtaktbearbeitung liegt auf der Steuerung der relativen Positionen und Bewegungen zwischen Werkstück und Werkzeug zu jedem Zeitpunkt des Bearbeitungsprozesses, sodass die Flugbahn des Kontaktpunkts eine gerade Linie darstellt. Hierbei wird das Prinzip der Evolventenbildung in der Mathematik genutzt und daher auch als Evolventenbearbeitung bezeichnet. Auch wenn es einfach klingt, beinhaltet es komplexe mathematische Funktionen. Die Bewegungsbahn der Bearbeitung kann als Synthese zweier Bewegungen betrachtet werden:

1. eine Kreisbewegung mit der Geschwindigkeit np um den Mittelpunkt O des Grundkreises;

2. eine kreisförmige Bewegung mit einer Geschwindigkeit von nc, die sich um ihren eigenen Mittelpunkt C dreht. Durch Anpassen von Parametern wie dem Geschwindigkeitsverhältnis können unterschiedliche Bearbeitungspfade erreicht werden. Detaillierte mathematische Berechnungen werden hier nicht erläutert.

Vor- und Nachteile der Rundtaktbearbeitung

Der Hauptvorteil der Rundtaktbearbeitung besteht darin, dass die traditionelle intermittierende Bearbeitung in eine intermittierende kontinuierliche Bearbeitung umgewandelt wird, wodurch Schaltzeit gespart, die Bearbeitungseffizienz erheblich verbessert und eine bessere Oberflächengenauigkeit erzielt wird. Darüber hinaus gehört es zum Trockenschneiden, wodurch der Einsatz von Schneidflüssigkeit überflüssig wird und die Produktionskosten in gewissem Maße gesenkt werden, was es zu einem wirtschaftlichen Bearbeitungsverfahren macht.

Allerdings ist die Rundtaktbearbeitung keine perfekte Technologie. Bei der Bearbeitung von Teilen mit unterschiedlichen Abmessungen ist eine Neuprogrammierung erforderlich, was die Bedienung erschwert. Der Werkzeugverschleiß ist auch schwerwiegender als bei der herkömmlichen Bearbeitung. Diese Nachteile schränken die praktische Anwendung ein und werden derzeit nur in kleinen Mengen hergestellt.

Entwicklung von rotierenden Bearbeitungsgeräten

Übersee

Deutschland und Japan waren die ersten Länder, die sich mit rotierenden Bearbeitungsmaschinen beschäftigten. Sie haben relativ ausgereifte Technologien entwickelt und in die Produktion gebracht.

Germany can be considered a pioneer in the development of CNC rotary indexing machines. In the early days, they developed CNC rotary indexing cutting technology based on the needs of German car manufacturers such as Mercedes-Benz, patented it globally, and developed powerful CNC involute rotary indexing machining equipment. To this day, they are still committed to the research and development of dedicated cutting machines based on rotary indexing theory. One of the distinctive technologies of Germany’s Wera is the use of patented rotary indexing technology, combining hobbing and broaching in the method called “hob-broach.” It can machine various tooth profiles, including involute and non-involute, without the need for tool retraction grooves.

Japan hat auch Rundtaktmaschinen entwickelt, die für die Bearbeitung von Nutenteilen, das Anfasen und Entgraten von Zahnrädern sowie komplexe Oberflächen eingesetzt werden können.

Inländisch

China begann etwa 2003 mit der Erforschung der Rundtaktbearbeitung und hat einige wichtige Forschungsergebnisse erzielt. Das Bearbeitungsspektrum umfasst Nuttypen der R-Serie (kleine Wellen, Scheibenzähne, Wellenzähne) und komplexe Oberflächen der M-Serie (Quadrat, Sechseck, Polygon, kombinierte Zähne). Chinesische Universitäten begannen im Jahr 2002 mit der Entwicklung von Rotationstakt-Bearbeitungstechnologien und -geräten mit unabhängigen geistigen Eigentumsrechten und konzentrierten sich dabei auf die Entwicklung von Rundtakt-Anfasbearbeitungszentren. Sie entwickelten erfolgreich rotierende Anfasbearbeitungszentren und führten die Bearbeitung von Nuten und Kegelfasen an Synchronisierhülsen durch.

However, due to factors such as strong specialization and operational difficulty, China’s CNC rotary indexing machines still have a significant gap, urgently requiring researchers to fill. Currently, most machine tools used by Chinese enterprises rely on imports, resulting in high costs.

Fazit

The advantage of rotary indexing machining lies in its high efficiency, reducing the machining time from minutes to tens of seconds. Although it has not been widely popularized due to current development constraints, it is still a highly promising new technology. With the joint efforts of researchers and enterprises, the future of rotary indexing machining is expected to create a new situation in China’s machining industry.