Flexgear
FVA 708 I, IGF-Nr. 17890 N
Einfluss der Oberflächenstruktur beim 5-Achs-Fräsen von Verzahnungen auf das Einsatzverhalten
Die Antriebstechnik ist in Deutschland ein bedeutender Wirtschaftszweig. Viele Unternehmen, die traditionell Antriebssysteme für den Bergbau hergestellt haben, produzieren heute Systeme für Schiffe und Windkraftanlagen. Insbesondere bei Großgetrieben und Kleinserien besteht Bedarf an flexiblen Fertigungssystemen. Konventionelle Fertigungsketten zur Verzahnungsherstellung benötigen für die unterschiedlichen Fertigungsschritte jeweils Spezialmaschinen. Gerade im Bereich mittlerer und großer Industriegetriebe, wie sie in Mühlenantrieben, der Bergbauindustrie, Bohrinseln und der Schifffahrt zum Einsatz kommen, führen die Anforderungen zu einem Bedarf an hochflexiblen Fertigungsverfahren zur Verzahnungsherstellung.
Die Herstellung von Verzahnungen durch Freiformfräsen auf 5-Achs-Bearbeitungszentren erhöht durch den flexiblen Einsatz der Universalmaschinen und -werkzeuge die Kapazität. Bei Universalfräsmaschinen besteht keine kinematische Kopplung zwischen Werkzeugschneide und Maschinenbewegung. Durch die zeilenweise Bearbeitung können individuelle Abweichungen sowie eine verfahrensspezifische Oberflächenstruktur entstehen. Der Einfluss dieser verfahrensspezifischen Bauteileigenschaften 5-Achsgefräster Verzahnungen auf die Zahnflankenermüdung wurde im Rahmen dieses Forschungsvorhabens untersucht. Ihr Einfluss auf die Bauteilfunktion wurde in Prüfstandsversuchen validiert und auf die verwendeten Bearbeitungsstrategien und resultierenden Randzoneneigenschaften zurückgeführt. Die Erkenntnisse wurden im Anschluss sowohl für Stirn- als auch für Kegelräder erfolgreich in das industrielle Umfeld übertragen.
Auf Grundlage der nun vorliegenden Erkenntnisse kann der 5-Achs-Fräsprozess zur Weich- und Hartbearbeitung von Verzahnungen funktionsgerecht ausgelegt werden. Die Tragfähigkeit kann auf Grundlage der gewählten Bearbeitungsstrategie, der verwendeten Schnittparameter sowie der hieraus resultierenden und quantifizierbaren Bauteileigenschaften vorhergesagt werden. Damit ist das 5-Achs-Fräsen von Verzahnungen erstmals auch für die Fertigung hochbeanspruchter Leistungsverzahnungen einsetzbar.
Das IGF-Vorhaben 17890 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
