Optimale Fertigungsparameter von Schneckenradverzahnungen

Vorangegangene Forschungsarbeiten und Erfahrungen in der industriellen Praxis haben gezeigt, dass es bei der spanenden Fertigung von Schneckenrädern aus Bronze zu Oberflächendefekten an den Zahnflanken kommen kann. Es wird vermutet, dass diese Oberflächendefekte das Tragverhalten der Schneckenräder negativ beeinflussen können. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde daher auf Basis von Zerspanuntersuchungen im Wälzfräsversuch eine zielgerichtete – auf der Analyse des Zerspanprozesses basierende – Versuchsauslegung durchgeführt. Dabei konnte der Einfluss unterschiedlicher Prozessparameter auf die Oberflächenqualität der Verzahnungen bestimmt werden. Mit den gewonnenen Erkenntnissen wurden Schneckenräder mit unterschiedlichen Oberflächengüten hergestellt.

Weiterführend wurden die gefertigten Schneckenräder hinsichtlich der Tragfähigkeit untersucht. In den Versuchen zeigte sich, dass es meist während des Einlaufvorgangs bereits zu einem weitestgehenden Abtrag bzw. Einglätten eventueller Oberflächendefekte bzw. Werkstoffaufwerfungen auf der Radflanke kommt. Die experimentellen Untersuchungen zeigen den bei Schneckengetrieben der Werkstoffpaarung Stahl/Bronze charakteristischen dreiphasigen Verlauf der Grübchenbildung. Aus den Versuchsergebnissen kann gefolgert werden, dass die im Vorhaben erzeugten Oberflächengüten der Schneckenradflanken kaum Auswirkungen auf die Grübchentragfähigkeit der untersuchten Schneckengetriebe der Werkstoffpaarung Stahl/Bronze haben. Unter diesen Umständen ist somit eine Anpassung derzeitiger Berechnungsansätze zur Beurteilung der Grübchentragfähigkeit nicht erforderlich.
Aus den Ergebnissen des Forschungsvorhabens ergeben sich für die Hersteller von Schneckenrädern Optimierungspotentiale hinsichtlich der Prozesszeit sowie der Kosten für Ausschussteile und die Möglichkeit zur verbesserten Charakterisierung der Radoberflächen. Folglich ist eine Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit für die Hersteller gegeben.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 18376 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.