Entwicklung und Optimierung des Hartschälverfahrens für die produktive Zweiflankenbearbeitung von Zahnrädern
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projekts wurde das Fertigungsverfahren zweiflankiges Wälzschälen für einsatzgehärtete Verzahnungen umgesetzt und untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Bearbeitung grundsätzlich möglich ist und sehr gute Oberflächenqualitäten erzielt werden können. Die Bearbeitungskräfte zeigten verfahrensspezifische Abhängigkeiten von den Prozessstellgrößen auf. Sie sind deutlich kleiner als in der Weichbearbeitung, aber unterliegen stärkeren Schwankungen. Für den Prozess und die Verzahnungsqualität stellten sie sich als wichtige Einflussgröße heraus. So nahmen die Bearbeitungskräfte mit dem rapiden Werkzeugverschleiß schnell zu und der erzeugte Profilwinkel zeigt stärkere Abweichungen. Die erzielten Ergebnisse erreichen nicht die angestrebte umfassende Modellierung und Beschreibung des Verfahrens für die Optimierung wirtschaftlicherer Prozesse. Sie sind aber als erste wissenschaftliche Untersuchung des Hartwälzschälens verwertbar und von industriellem Interesse. Sie bieten Anknüpfungspunkte für das Einstellen von industriellen Prozessen und die Grundlage für weitere wissenschaftliche Untersuchungen. Leider konnte der angestrebte Erkenntnisgewinn nicht in vollem Umfang erreicht werden. Im Projekt stellte sich heraus, dass das stabile Prozessfenster im verwendeten Versuchsaufbau extrem klein ist. Die Prozessdynamik führt immer wieder zu Schwingungen, die das Bearbeitungsergebnis negativ beeinflussen und die Untersuchung verhindern. Trotz vorhandener Hinweise auf die Prozessdynamik wurde vor dem Projekt davon ausgegangen, dass diese unter Laborbedingungen handhabbar wären. Doch die verschiedenen Anläufe zur Verringerung oder Umgehung der Dynamikprobleme waren nicht erfolgreich genug. Das Forschungsthema Wälzschälen von einsatzgehärteten Verzahnungen ist weiterhin hochgradig relevant, da das Verfahren ein großes Potential für den massiv wachsenden Anwendungsbereich elektromobiler Antriebsstränge bietet. Über die zerspanungstechnologische Untersuchung des Prozesses wurde ein spezifischer Forschungsbedarf im Bereich der Maschinentechnik identifiziert. Das Projekt bietet damit die Grundlage für weitere wissenschaftliche Untersuchungen in diesem Thema und zeigt auch die methodischen Notwendigkeiten für eine erfolgreiche Durchführung auf. Mehrere direkte Anfragen aus der Industrie und multilaterale Diskussionen auf einer Konferenz zeigen, dass die Ergebnisse des Projektes für die Industrie bereits verwertbar und auch die beschriebenen Probleme in der Praxis relevant sind.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Process forces and surface topography when manufacturing case-hardened gears by double flanked hard skiving“. 2019, VDI Berichte 2355. Hrsg. VDI Wissensforum GmbH, S. 1647-1658
Zapf, M.; Klose, J.; Zanger, F. & Schulze, V.
