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May 2014
Arne Stuckenberg
Vermeidung von Oberflächendefekten beim Wälzfräsen
In modernen Produktionsprozessen ist die Prozesssicherheit eine der zentralen Eigenschaften. Für die Erfüllung werden über das gesamte Fertigungslos hinweg Bauteile gefordert, die die festgelegten Toleranzen erfüllen. Für Wälzfräsprozesse zur Vorbearbeitung von Stirnrädern ist eine Anforderung das Erzeugen einer Oberflächenqualität der Zahnflanke in den prozessbedingt erzielbaren Grenzen. Bei bestimmten Verzahnungen wird das Auftreten von Oberflächendefekten beobachtet. Unter Oberflächendefekten werden alle Abweichungen der Zahnflanke verstanden, die nicht verfahrenskinematische Ursachen haben. Diese Defekte sind aus verschiedenen Gründen nicht tolerierbar und die Bauteile somit Ausschuss.
Das Ziel der Arbeit ist die Vermeidung der Oberflächendefekten beim Wälzfräsen. Der Stand der Technik zeigt, dass Oberflächendefekte bereits in der Vergangenheit vereinzelt dokumentiert sind, jedoch keine Lösungsstrategien zur Vermeidung der Defekte vorliegen. Die Vorgehensweise zur Lösung des Problems besteht aus einer Analyse der auftretenden Defekte an Beispielverzahnungen in der industriellen Praxis, einer detaillierten Ursachenanalyse an einem Verzahnungsfall und einer daraus abgeleiteten Modellbildung. Das Modell wurde abschließend validiert.
Im Rahmen der Untersuchungen konnten 3 verschiedene Defekttypen herausgearbeitet werden. Für 2 Defekttypen existiert nun eine Modellvorstellung zur Entstehung sowie defektindividuell eine Strategie zur Vermeidung der Defekte. Die Vermeidung beruht auf dem Hervorrufen definierter Prozesszustände und kann durch eine Veränderung des Prozesses hinsichtlich Werkzeugauslegung und Prozessführung erreicht werden. Die erarbeiteten Lösungen wurden an mehreren Verzahnungsfällen validiert, die ein breites Spektrum heutiger Anwendungen repräsentieren. Zugleich erfolgte eine Diskussion der praktischen Umsetzbarkeit der einzelnen Lösungsstrategien.
Das Ziel der Arbeit ist die Vermeidung der Oberflächendefekten beim Wälzfräsen. Der Stand der Technik zeigt, dass Oberflächendefekte bereits in der Vergangenheit vereinzelt dokumentiert sind, jedoch keine Lösungsstrategien zur Vermeidung der Defekte vorliegen. Die Vorgehensweise zur Lösung des Problems besteht aus einer Analyse der auftretenden Defekte an Beispielverzahnungen in der industriellen Praxis, einer detaillierten Ursachenanalyse an einem Verzahnungsfall und einer daraus abgeleiteten Modellbildung. Das Modell wurde abschließend validiert.
Im Rahmen der Untersuchungen konnten 3 verschiedene Defekttypen herausgearbeitet werden. Für 2 Defekttypen existiert nun eine Modellvorstellung zur Entstehung sowie defektindividuell eine Strategie zur Vermeidung der Defekte. Die Vermeidung beruht auf dem Hervorrufen definierter Prozesszustände und kann durch eine Veränderung des Prozesses hinsichtlich Werkzeugauslegung und Prozessführung erreicht werden. Die erarbeiteten Lösungen wurden an mehreren Verzahnungsfällen validiert, die ein breites Spektrum heutiger Anwendungen repräsentieren. Zugleich erfolgte eine Diskussion der praktischen Umsetzbarkeit der einzelnen Lösungsstrategien.
Keywords: Zerspanung; Getriebetechnik; Oberfläche; Wälzfräsen; Produktionstechnik
Berichte aus der Produktionstechnik
Edited by Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. F. Klocke, Prof. Dr.-Ing. R. Schmitt, Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. G. Schuh and Prof. Dr.-Ing. C. Brecher, Aachen
Volume 2014,2
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