Process Machine Interaction In Gear Honing
Final Report Abstract
Das Verzahnungshonen ist ein etabliertes Verfahren zur Hartfeinbearbeitung von kleinen und mittleren Verzahnungen mit einem Modul von mn ≤ 5 mm. Aufgrund der besonderen Oberflächenstruktur und der Wirtschaftlichkeit in der Serienfertigung, hat sich das Verzahnungshonen besonders in der Automobilindustrie durchgesetzt. Zur wissenschaftlichen Beschreibung des Verzahnungshonens wurde ein empirisch-analytisches Prozesskraftmodell entwickelt, welches auf einer geometrischen Durchdringungsrechnung basiert. Bei der geometrischen Durchdringungsrechnung werden in der Regel sowohl das Werkzeug als auch die Werkzeugmaschine als nicht verformbar betrachtet. In früheren Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Elastizität von Werkzeug und Werkzeugmaschine einen Einfluss auf den Prozess hat. Das Ziel dieses Projektes war die Abbildung des Schwingungsverhaltens im Prozess beim Verzahnungshonen. Dazu wurde die Prozess-Maschine-Interaktion zunächst in dem Analogieversuch zum Verzahnungshonen abgebildet. Weiterhin wurde die Werkzeugmaschine auf Grundlage messtechnischer Untersuchungen als Berechnungsmodell parametriert. Die kraftbedingte Honringverformung wurde durch eine Erweiterung des Maschinenmodells um den Honring als masselose Feder realisiert. Das Prozessmodell wurde auf Grundlage einer analytischen Durchdringungsrechnung und dem existierenden Analogieprozesskraftmodell aufgebaut. Die Prozess-Maschine-Interaktion konnte für den Analogieprozess abgebildet werden und anhand der gemessenen Prozesskräfte validiert werden. Anschließend wurde das Modell zur Vorhersage der Prozess-Maschine-Interaktion an die Besonderheiten des Verzahnungshonens angepasst. Mit der Simulation der Prozess-Maschine-Interaktion konnte die Prozesskraft in Abhängigkeit von der Maschinenverlagerung unter Berücksichtigung der Honringelastizität berechnet werden. Durch die abschließenden Verzahnungshonversuche sollte das Modell zur Beschreibung der Prozess-Maschine-Interaktion validiert werden. Allerdings führte eine veränderte Maschinenkonfiguration seitens des Herstellers sowie die Werkstückaufnahme mit eingebauter Sensorik zur Kraftmessung zu einer verminderten dynamischen Steifigkeit der Maschine in X- und Y-Richtung. Aufgrund dieser maschinenseitigen Anpassung konnten keine stabilen Prozessparameter mit integrierter Kraftsensorik gefunden werden. Da das aufschwingende Verhalten jedoch auch mit dem entsprechenden Prozess-Maschinenmodell simuliert werden konnte - nicht aber wenn das Maschinenverhalten nicht integriert wurde - und auch die Größenordnung der gemessenen und simulierten Kräfte übereinstimmt, kann das Modell dennoch als valide betrachtet werden.
Publications
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Prozess-Maschine-Interaktion beim Verzahnungshonen In: ZWF - Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb 111 (2016), 11, S. 723-726, ISSN 0947-085
Brecher, C.; Kiesewetter, C.; Kampka, M.; Epple, A.
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Lokal aufgelöste Zerspankraft beim Verzahnungshonen Dissertation, RWTH Aachen, 2017
Kampka, M.
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Prediction of Process Forces in Gear Honing In: Advances in Production Research - Proceedings of the 7th Congress of the German Academic Association for Production Technology (WGP), Aachen, 5.-6. Oktober 2017, S. 541-548, ISBN 978-3-86359-620-0
Kampka, M.; Kiesewetter, C.; Löpenhaus, C.; Klocke, F.
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Schwingungsphänomene beim Verzahnungshonen - Untersuchung von instabilen Bearbeitungsprozessen an einer Verzahnungshonmaschine In: wt Werkstattstechnik online, 107 (2017), 5, S. 307 - 312
Brecher, C.; Kiesewetter, C.; Kampka, M.; Epple, A.
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Simulation des Maschinenverhaltens einer Verzahnungshonmaschine in MATLAB – Eine Methodik zur Umsetzung. In: ZWF – Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb 112 (2017) 11, S. 773-777
Brecher, C.; Klocke, F.; Kiesewetter, C.; Schrank, M.; Epple, A.; Löpenhaus, C.
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Cutting force model for gear honing In: Annals of the CIRP, Vol. 67/1, 2018, S. 53-56, ISSN: 0007-8506
Bergs, T.
-
Development of a Method to Analyse the Modulus of Elasticity for Gear Grinding Tools In: Advances in Production Research - Proceedings of the 8th Congress of the German Academic Association for Production Technology (WGP), Aachen, November 19-20, 2018, S. 457-467, ISBN 978-3-030-03451-1
Schrank, M.; Löpenhaus, C.; Bergs, T.; Kiesewetter-Marko, C.; Epple, A.; Brecher, C.
-
Prediction of process forces in gear honing In: Conference Proceedings of the International Gear Conference 2018, Volume I, 27.- 29.08.2018, Lyon/ France, S. 374-383, ISBN 978-1-911033-42-4
Schrank, M.; Kampka, M.; Kiesewetter-Marko, C.; Löpenhaus, C.; Epple, A.; Klocke, F.; Brecher, C.; Bergs, T.
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Verfahren zur Messung des rotatorischen Nachgiebigkeitsverhaltens In: ZWF - Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, Band 113, Ausgabe 12, 12/2018, S. 824 - 828, ISSN: 0947-0085
Brecher, C.; Bergs, T.; Kiesewetter-Marko, C.; Schrank, M.; Epple, A.; Löpenhaus, C.
-
Ansatz zur Modellierung der Nachgiebigkeit im Verzahnungshonprozess. In: Forschung im Ingenieurwesen 83 (2019), 3, S.707-717, ISSN 1434-0860
Schrank, M.; Kiesewetter-Marko, C.; Löpenhaus, C.; Epple, A.; Bergs, T.; Brecher, C.
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Approach for modeling elasticity in the gear honing process. In: 3rd International Conference on Gear Production; 18.-20.09.2019 Garching, Germany, Hrsg.: VDI Verlag GmbH Düsseldorf 2019, S.1697-1706, ISBN 978-3-18-092355-0
Schrank, M.; Kiesewetter-Marko, C.; Löpenhaus, C.; Epple, A.; Bergs, T.; Brecher, C.
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Prediction of Process Forces in Gear Honing. In: Gear Technology 36 (2019), 3, S.34-39, ISSN 0743-6858
Bergs, T.; Klocke, F.; Brecher, C.; Schrank, M.; Kiesewetter-Marko, C.; Löpenhaus, C.; Epple, A.
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Prozess-Maschine-Interaktion des Verzahnungshonens - Modellierung der Prozess-Maschine-Interaktion beim Verzahnungshonen In: wt Werkstattstechnik online, 111 (2021), 50, S. 336 - 342, ISSN: 1436-498
Brecher, C.; Bergs, T.; Kiesewetter, C.; Schrank, M.; Neus, S.; Brimmers, J.
