Untersuchung von Wirkzusammenhängen beim zwangssynchronisierten Walzprozess hochgenauer Verzahnungen zur Prognose von Qualitätsparametern
Final Report Abstract
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden als Grundlage für die künftige Entwicklung einer Methode zur Prognose und Beeinflussung der Profilqualität beim Verzahnungswalzen die qualitätsrelevanten Prozesswechselwirkungen identifiziert und analysiert sowie die mit den Wechselwirkungen in Verbindung stehenden physikalischen Einflussgrößen beschrieben. Basierend auf einer mathematisch konstruktiven Beschreibung der Evolventenverzahnung sowie deren charakteristischen Qualitätsparameter fand die experimentell gestützte Bestimmung der für eine zunächst idealgeometrische Erzeugung der Zielgröße Verzahnungsprofil relevanten Einflussgrößen statt. Es zeigte sich dabei, daß die erzielbare Verzahnungsqualität nicht nur primär von der im Werkzeug gespeicherten geometrischen Kontur, den Eigenschaften des Materials und den daraus resultierenden Einflussgrößen, sondern auch wesentlich von der Kinematik des Walzprozesses bestimmt wird. Besonders deutlich wurde das bei der eingehenden Untersuchung der Problematik der Schaffung einer teilungsgenauen Werkstückkontur. Wesentliches Kriterium für eine hohe Teilungsgenauigkeit der mittels Querwalzen nach dem Rundrollenprinzip zu fertigenden Verzahnungen ist die kinematische Genauigkeit der erforderlichen Bewegungen von Werkzeug und Werkstück. Neben der durch Maschinen-, Antriebs- und Messsystem bestimmten Grundgenauigkeit der Umformmaschinenstruktur ist die tatsächliche kinematische Genauigkeit der Relativbewegungen, bedingt durch die Wechselwirkungen von Prozess und Struktur, belastungsabhängig. Um die spezifischen Eigenschaften der hydraulischen und elektrischen Achsen in Zusammenhang mit den Prozesswechselwirkungen möglichst realitätsnah untersuchen zu können, erfolgte deren Beschreibung mit Hilfe der auf Matlab/Simulink basierenden Mittel und Methoden der dynamisch-energetischen Simulation. Wie die durchgeführten Untersuchungen und die daraus gewonnen Ergebnisse gezeigt haben, stellt das Walzen von Verzahnungen einen komplexen umformtechnischen Prozess dar, bei dem die verschiedenen relevanten Einflussgrößen auf die Verzahnungsqualität in der Regel I nicht voneinander entkoppelt betrachtet werden können. Das trifft besonders auf die sich aus der Schnittstelle von Umformprozess und Maschinenstruktur ergebenden Wechselwirkungen zu. Neben den noch weiter zu betrachtenden werkstoffabhängigen Einflussparametern auf den Profilwalzprozess und deren Präzisierung im Systemmodell, sind die Untersuchungen zum Einfluss der systematisch bedingten Varianz der physikalischen und geometrischen prozessbestimmenden Größen (u.a.: Drehzahl, Lage, Form) auf die erzielbare Verzahnungsqualität sowie der darauf basierenden Methodenentwicklung zur Prognose der erzielbaren Verzahnungsqualität vertiefend fortzuführen.
Publications
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Innovations in rolling quality-enhanced gear toothing. 8th International Conference on Technology of Plasticity, Verona, 2005, S. 499-500
Neugebauer, R.; Hellfritzsch, U.
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Optimierung von Verzahnungsqualitäten bei Walzen von Stirnradverzahnungen. Dissertation: Berichte aus dem IWU, Band 32 (2005), Zwickau: Verlag Wissenschaftliche Scripten, ISBN 3-937524-37-1
Hellfritzsch, U.
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Description of the Interactions During Gear Rolling as a Basis for a Method for the Prognosis of the Attainable Quality Parameters. Production Engineering. Research and Development, Erlangen: Wiss. Gesellsch. f. Produktionstechnik (WGP), Springer Berlin / Heidelberg, 03/2007, ISSN 0944-6524 (Print) 1863-7353 (Online)
Neugebauer, R.; Klug, D.; Hellfritzsch, U.
