Forschung an der Fakultät für Maschinenbau und Wirtschaftswissenschaften#
Maschinenelement Polygonprofil – eine österreichische Pionierleistung mit zunehmender Aktualität#
von
Dipl.-Ing. Ingo Curt Riemenschneider
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Adolf Frank
Institut für Fertigungstechnik
Bei den Polygonverbindungen P3G und P4C handelt es sich um Welle- Nabe-Verbindungen zur Übertragung von Drehmomenten, welche sich durch besondere Eigenschaften auszeichnen. Das P3G Profil ist ein dreiseitiges Gleichdick, das aufgrund der harmonischen Form annähernd keine Kerbwirkung aufweist und durch die Gleichdickeigenschaft einfach zu messen ist. Das P4C Profil hingegen ist unter Belastung verschiebbar und somit besonders geeignet für unter Last schaltbare Verbindungen. Das Interesse an diesen Profilen ist seit einigen Jahren stark gestiegen und steigt weiter. Grund dafür sind hauptsächlich die etwas später beschriebenen technischen Entwicklungen.
© Forschungsjournal WS 05/06
Nur wenigen Insidern ist jedoch bekannt, dass die Wurzeln in die dreißiger Jahre des letzten Jahrhunderts zurückreichen und es sich um eine bemerkenswerte österreichische Pionierleistung handelt, welche durch Professor Musyl begründet wurde. Von der Firma Ernst Krause & Co. in Wien wurde erfolgreich eine kinematisch gesteuerte Schleifmaschine zur Herstellung „dreieckförmiger“ Wellen, dem K-Profil, entwickelt und vermarktet – allein im Zeitraum zwischen 1938 und 1945 wurden 200 dieser Maschinen verkauft.
Die letzte, dem Autor bekannte K-Profilmaschine stand noch bis vor etlichen Jahren bei der Firma Ernst Krause & Co. und kam dann auf Initiative des Autors ins Wiener Technische Museum, wo sie einige Zeit im Ausstellungsraum zu besichtigen war.
Schon bei der Entwicklung des K-Profils und der dazugehörigen Schleifmaschine hatte der technische Direktor der Maschinenfabrik Ernst Krause & Co. Dipl.-Ing. Robert Musyl maßgeblichen Anteil. Durch die systematische und konsequente Weiterentwicklung der dem K-Profil zugrunde liegenden Erzeugungsmethode schuf Prof. Dr. Musyl, der 1965 als Institutsvorstand an die (damalige) TH Graz berufen worden war, in den Nachkriegsjahren die Grundlagen für die heute genormten Polygonprofile und entwickelte die Polygonschleifmaschine, welche ebenfalls mechanisch gesteuert war. Der Schleifscheibenmittelpunkt wurde hier aber auf einer exakten Ellipse geführt, wodurch sich eine wesentlich steifere Konstruktion als bei der K-Profil-Schleifmaschine ergab. Die Konstruktion der Polygonschleifmaschine war unmittelbar nach dem Krieg abgeschlossen. Die Vermarktung der Musyl-Patente erfolgte durch die Firma FORTUNA Werke Maschinenfabrik GmbH in Stuttgart. Von ihr wurden bis 1987 ca. 115 Polygonschleifmaschinen gebaut, von diesen sind heute noch mehr als 20 Maschinen in der Serienfertigung im Einsatz. Die Polygonprofile wurden als DIN 32711 und 32712 genormt. Die Normen tragen das Datum März 1979. Dieses Datum liegt noch vor der NC-Technik, weshalb es nicht für notwendig befunden wurde, die mathematischen Grundlagen, d.h. die Trochoidengleichung, in die Normen aufzunehmen.
Die CNC-Technik schafft jedoch völlig neue Voraussetzungen für die Fertigung derartiger Profile. Das CNC-Unrundschleifen ist auf vielen marktgängigen Rundschleifmaschinen möglich und erlaubt eine neue Flexibilität und die Möglichkeit, gezielte Fehlerkorrekturen vorzunehmen.
Das CNC-Fräsen der Nabenprofile ist eine wirtschaftliche Alternative. Dazu kommen Drahterodieren, Drehfräsen, Wirbeln, undUnrunddrehen.
Aufgrund dieser veränderten Ausgangslage ist es notwenig geworden, die Normen einem „Upgrading“ zu unterziehen. Daher wurde das Institut für Fertigungstechnik der TU Graz vom DIN (Deutsches Institut für Normung e.V.) mit der Neufassung der Normen DIN 32711 (Polygonprofil P3G) und DIN 32712 (Polygonprofil P4C) betraut.
Damit erfuhr die Kompetenzführerschaft des Institutes in dieser Thematik seine internationale Bestätigung. Auch in Bezug auf CNC-Technik kommt dem Grazer Institut für Fertigungstechnik hier eine Pionierrolle zu. Mit der Entwicklung des CNC-Unrundschleifens in den 80er Jahren und der Entwicklung des Unrundschleifprogrammes KELPOLY wurde die Marktführerposition begründet und die Erhaltung dieser Alleinstellungsmerkmale sollte auch zukünftig sichergestellt sein. In einer von der deutschen Industrie bezahlten Benchmarkstudie der TU Chemitz, an der auch die Uni Magdeburg, die TU Berlin, die TU Aachen und die TU Graz beteiligt sind, werden derzeit die Fertigungspotenziale untersucht.