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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