Strategien zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Zahnrädern durch kontinuierliches Wälzschleifen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieses Projektes wurde der Einfluss von mehrgängigen Schleifwerkzeugen beim kontinuierlichen Wälzschleifen auf die Werkstückrandzone untersucht. Aufgrund der damit verbundenen Veränderungen der Werkzeuggeometrie und der Eingriffsbedingungen wurde zudem der Einfluss der Kühlbedingungen systematisch erforscht. Für die Bewertung der Randzoneneigenschaften des geschliffenen Zahnrades werden die geometrischen Kontaktbedingungen für die Bewertung herangezogen. Als Teil der Arbeiten wurde die für den Wärmeübergang relevante Kontaktfläche mittels Simulation bestimmt. Basierend auf dem Simulationsmodell wurde ein analytisches Berechnungsmodell entwickelt. Diese entwickelte Berechnung ist auf weitere Verzahnungen übertragbar und im Rahmen des Projektes veröffentlicht worden. Die Untersuchung der lokalen Schnittgeschwindigkeit zeigt eine Abhängigkeit von der Schleifwerkzeuggangzahl auf. Diese ist jedoch vernachlässigbar gering. Die Zusammenhänge sind im Rahmen einer Veröffentlichung umfassend diskutiert worden. Experimentelle Untersuchungen weisen die generelle Einsatzfähigkeit von Schleifwerkzeugen mit hoher Gangzahl (z-o =13) für das kontinuierliche Wälzschleifen nach. Jedoch zeigt sich seitens der generierten Randzoneneigenschaften beim Einsatz von Korund kein nennenswerter Vorteil. Unter gegebenen Randbedingungen ist vom Einsatz der mehrgängigen Schleifwerkzeuge zudem ein Nachteil der Wirtschaftlichkeit des Schleifprozesseses zu erwarten. Entscheidende Einflussgröße ist die hohe Abrichtzeit der mehrgängigen Schleifwerkzeuge. Die untersuchte KSS-Düsenposilionierung und Variation der KSS-Strahlgeschwindigkeit zeigt keinen nennenswerten Einfluss auf die Werkstückrandzone. Die Entwicklung einer KSS-Düse für höhere KSS-Strahlgeschwindigkeiten sowie systematische Variation der Düsenanordnung führt ebenfalls zu keiner signifikanten Verbesserung des Randzonenzustandes der geschliffenen Zahnlücken. In diesem Zusammenhang wurde die These aufgestellt, dass primär die Aufrechterhaltung der reibungsminimierenden Schmierwirkung des Kühlschmierstoffes maßgeblich für die Qualität des Randzonenzustandes der Zahnflanken nach dem Schleifen erforderlich ist. In Kombination mit der neutralen Düsenanstellung und der zusätzlich durchgeführten drastischen Reduzierung des KSS-Volumenstroms kann weiterhin davon ausgegangen werden, das prinzipiell nicht mehr KSS notwendig ist als durch den Spanraum des Schleifwerkzeugs in die Kontaktzone bei der Schleifbearbeitung gefördert werden kann. Der Einsatz von CBN-Werkzeugen ermöglicht bei gleichen Schleifprozessparametern höhere Druckeigenspannungen in der geschliffenen Werkstückrandzone. Auch hier ist vom Einsatz höherer Gangzahlen abzusehen, da zusätzlich zu den hohen Nebenzeiten das Abrichtwerkzeug überproportional stark verschleißt. Weiterhin ist der Verschleiß an den Abrichtwerkzeugen beim Abrichten mehrgängiger CBN-Schleifschnecken sehr hoch. Grund hierfür ist der geringe Härtegradient zwischen Diamant und CBN. Prinzipiell offeriert der Einsatz der keramisch gebundenen CBN-Schleifwerkzeuge erhebliches Potential für die Schleifbearbeitung von Zahnrädern, bedingt durch die hohe Wärmeleitfähigkeit und Härte.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Calculation method of the contact area in flank machining for continuous generating grinding. Applied mathematical modelling
Denkena, B; Schindler A; Woiwode, S
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.apm.2016.02.030) - Kinematic analysis of the cutting speed for continuous generating grinding. Production Engineering 9:35-40, 2014
Denkena, B. Köhler, J. Schindler, A. Woiwode, S.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s11740-014-0578-3) - Simulationsunabhängige Kontaktflächenberechnung für das kontinuierliche Wälzschleifen. GETPRO-Kongress, 2015
Denkena, B.; Grove, T.; Schindler A.; Woiwode, S.
