Modellierung des Schleifschneckenprofilverschleißes beim kontinuierlichen Wälzschleifen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Bergs, seit 7/2019
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 295379545

Beim kontinuierlichen Wälzschleifen von Stirnrädern haben neben den Bearbeitungsparameter, die Werkzeugspezifikation sowie der Verschleißzustand des Werkzeugs einen wesentlichen Einfluss auf die Prozessproduktivität, die Werkstückqualität und den Verschleißfortschritt des Werkzeugs. Daher ist es notwendig zu wissen, wie Wechselwirkungen von Werkzeugspezifikation und Bearbeitungsparametern den Verschleiß des Werkzeugs beeinflussen. Weiterhin muss die Beeinflussung des Werkstücks hinsichtlich Verzahnungsqualität und Randzone ermittelt werden. Allerdings fehlen grundlegende experimentelle Studien, die auf den Werkzeugverschleiß beim kontinuierlichen Wälzschleifen fokussieren. An diesem Punkt setzt das beantragte Forschungsvorhaben an. Mit einem im Forschungsvorhaben zu entwickelnden Analogieversuch werden die Bedingungen des Wälzschleifens nachgestellt und die Belastung der Schnecke auf eine Schleifscheibe mit Bezugsprofil übertragen. Durch die freie Zugänglichkeit der Flanken der Schleifscheibe kann der Verschleiß ohne Zerstörung des Werkzeugs erfasst werden. Hierzu wird die Oberflächentopografie der Schleifscheibe mit einem 3D-Laserscanning-Mikroskop erfasst. Weiterhin kann durch den neu konzipierten Schleifdorn die Schleifscheibe an diskreten Zeitpunkten untersucht und anschließend wieder zur Bearbeitung eingesetzt werden. Durch diese Methodik kann nicht nur der Verschleiß zu einem Zeitpunkt sondern auch der Verschleißfortschritt über dem zerspanten Volumen dokumentiert werden. Mit Hilfe einer Berechnungsroutine werden für jeden Versuch die Spanungskenngrößen ermittelt. Mit der empirischen Datenbasis und den Spanungskenngrößen wird anschließend ein Modell zur Vorhersage des Werkzeugprofilverschleißes einer Schleifschnecke aufgestellt. Dazu werden vorhandene Verschleißmodelle um die kinematischen und geometrischen Besonderheiten des Wälzschleifens erweitert. Anschließend werden die Modelle anhand der empirischen Versuche trainiert. Bei unzureichender Beschreibungsgüte wird ein eigenes empirisch-analytisches Modell zur Vorhersage des Schleifschneckenprofilverschleißes entwickelt. Zur Verifikation des Modells werden Wälzschleifversuche durchgeführt und der Profilverschleiß der Schleifschnecke für ausgewählte Zerspanvolumina ermittelt. Anschließend werden die Erkenntnisse und das Modell auf eine weitere Verzahnung mit unterschiedlichen Spanungskenngrößen angewendet, um die Übertragbarkeit auf andere Verzahnungsgeometrien sicherzustellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Fritz Klocke, bis 6/2019