Automatische Ermittlung der notwendigen Maschinenkinematik und Werkzeuggeometrie zur Erzeugung gewünschter Flankenkorrekturen an Kegelradverzahnungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Fertigung von Kegelrädern stellt einen wichtigen Baustein in der Erstellung eines modernen Antriebsstranges mit Winkelgetriebe dar. Bei diesem Prozess müssen die Werkzeug- und Maschinenparameter in einem iterativen Prozess so angepasst werden, dass Ungenauigkeiten des Werkzeuges und der Maschine in diesen Korrekturen vorgehalten werden. Dieser iterative Prozess wird entweder manuell oder mit einer Optimierungssoftware durchgeführt. Die vorhandenen Optimierungsansätze setzen auf eine Linearisierung des Optimierungsproblems. In diesem Projekt sind Optimierungsalgorithmen für die Kegelradfertigung verfügbar gemacht und angewendet worden, die ohne eine solche Linearisierung auskommen. Die Anwendbarkeit und die Ergebnisgüte dieser Algorithmen werden exemplarisch gezeigt. Dadurch stehen nun Verfahren zur Verfügung, welche ohne Linearisierung des Problems optimierte Parameter für die Fertigung von Kegelrädern erzeugen können. In diesem Vorhaben hat sich insbesondere der Complexalgorithmus als geeignetes Optimierungsverfahren für die Simulation der Kegelradfertigung herausgestellt. Mit diesem konnten schneller bessere Ergebnisse erzielt werden als mit dem neu implementierten Bergsteigerverfahren und dem evolutionären Algorithmus aus der ersten Antragsphase. Dies trifft sowohl für die Optimierung der Prozesskinematik als auch für die Optimierung der Werkzeuggeometrie zu. Im ersten Antragszeitraum wurde eine hoch flexible Simulation zur Erzeugung der Kegelradflanken entwickelt. Diese Simulation wurde um die Berücksichtigung von Werkzeugmodifikationen erweitert. Nun ist eine Erstellung von Flankenkorrekturen über die Korrektur der Werkzeuggeometrie möglich Diese Optimierungsalgorithmen und die Flankenerzeugung bieten gerade der kegelradfertigenden Industrie Potential ihre Prozesse weiter zu verbessern. Die in diesem Vorhaben verwendeten Verfahren sind aber nicht auf die Kegelradfertigung beschränkt sondern können in Zukunft noch auf andere Fertigungsverfahren angewendet werden. In diesem Feld bietet sich Potential für weiterführende Forschungsaktivitäten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Ansätze zur optimierten Fertigung von Zahnflanken bei Großkegelrädern. 45. Arbeitstagung Zahnrad- und Getriebeuntersuchung, S. 10-1 - 10-42, Aachen, 2004
Brecher, C.; Baxmann, M.; Schlattmeier, H.
- Approach to an optimized manufacturing of large-module bevel gear sets. Production Engineering – Annals of the German Academic Society for Production, WGP, XIII / 1, 2006
Brecher, C.; Baxmann, M.; Schröder, S.
- Ermittlung optimaler Maschinenparameter im Hinblick auf die Aufmaßverteilung beim Hartfräsen einsatzgehärteter Großverzahnungen. Seminar „Innovationen rund ums Kegelrad – Innovations in Bevel Gear Technology“, Aachen, 2006
Brecher, C.; Baxmann, M.; Schröder, S.
- Modellierung des Kegelradfräsens – Spanbildungsberechnung und Verschleißanalyse. 49. Arbeitstagung Zahnrad- und Getriebeuntersuchung, S. 1-1 - 1-38, Aachen, 2008
Brecher, C.; Ma, C.; Gorgels, C.
- Analyse der Werkzeugbelastung beim Kegelradfräsen mittels 3D-Simulation. SIMPEP, Kongress zur Simulation im Produktentstehungsprozess, S.83 – S.108, Veitshöchheim, 2009
Brecher, C.; Hardjosuwito, A.; Gorgels, C.
- Neue Ansätze zur Optimierung der Kegelradfertigung - Einsatz von Optimierungsalgorithmen zur Ermittlung der Maschinenkorrektureinstellungen zur Erzeugung der gewünschten Flankengeometrien an Kegelradverzahnungen. ZWF – Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, 9-2009
Brecher, C.; Röthlingshöfer, T.; Gorgels, C.
