Allgemeines Forschungsberichte Erstellt von FVA-Arbeitskreis Fertigungstechnik

Flexgear

FVA 708 I, IGF-Nr. 17890 N

Einfluss der Oberflächenstruktur beim 5-Achs-Fräsen von Verzahnungen auf das Einsatzverhalten

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 Syste-me für Schiffe und Windkraftanlagen. Insbesondere bei Großgetrieben und Kleinserien be-steht Bedarf an flexiblen Fertigungssystemen. Konventionelle Fertigungsketten zur Verzah-nungsherstellung benötigen für die unterschiedlichen  Fertigungsschritte jeweils Spezialma-schinen. Gerade im Bereich mittlerer und großer Industriegetriebe, wie sie in Mühlenantrie-ben, der Bergbauindustrie, Bohrinseln und der Schifffahrt zum Einsatz kommen, führen die Anforderungen zu einem Bedarf an hochflexiblen Fertigungsverfahren zur Verzahnungsher-stellung. 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 der Maschinenbewegung. Durch die zeilenweise Bearbei-tung können individuelle Abweichungen sowie eine verfahrensspezifische Oberflächenstruk-tur entstehen. 

Der Einfluss dieser verfahrensspezifischen Bauteileigenschaften 5-Achs-gefräster Verzah-nungen auf die Zahnflankenermüdung wurde im Rahmen dieses Forschungsvorhabens un-tersucht. Ihr Einfluss auf die Bauteilfunktion wurde in Prüfstandsversuchen validiert und auf die verwendeten Bearbeitungsstrategien und resultierenden Randzoneneigenschaften zu-rückgeführt. Die Erkenntnisse wurden im Anschluss sowohl für Stirn- als auch 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 Tragfähig-keit kann auf Grundlage der gewählten Bearbeitungsstrategie, der verwendeten Schnittpara-meter sowie der hieraus resultierenden und quantifizierbaren Bauteileigenschaften vorherge-sagt werden. Damit ist das 5-Achs-Fräsen von Verzahnungen erstmals auch für den die Fer-tigung 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.