Superfinishing II

Diskontinuierliches Zahnflankenprofilschleifen zur Erreichung höchster Oberflächengüten und Verzahnungsqualitäten

Ziel des Projektes war die Erarbeitung und Erweiterung der Prozesskenntnisse zum diskontinuierlichen Zahnflankenprofilschleifen mit elastisch gebundenen, feinkörnigen Schleifscheiben aus geschäumtem Polyurethan zur Erzeugung hoher Oberflächengüten. Dazu sollten Prozessgrößen variiert bzw. optimiert werden, das Prozessverhalten beschrieben und die Eigenschaften der erzeugten Werkstückrandzonen sowie das Einsatzverhalten der durch den Feinschleifprozess bearbeiteten Zahnräder untersucht werden. Form- und Maßgenauigkeiten der Zahnräder erreicht werden. Tragfähigkeitsuntersuchungen haben gezeigt, dass der untersuchte Schleifprozess Werkstücke mit im Vergleich zu den Referenzteilen gesteigertem Einsatzverhalten erzeugen kann. Auch bei einer reduzierten Verzahnungsqualität haben die durch das untersuchte Verfahren bearbeiteten Prüfverzahnungen eine gesteigerte Tragfähigkeit aufgewiesen. Zudem konnte u.a. durch röntgenographische Eigenspannungsmessungen gezeigt werden, dass der Schleifprozess durch gezielte Auslegung positive Randzoneneigenschaften (z.B. Druckeigenspannungen) erreichen kann.

Somit sind Einsatzverhalten und Randzoneneigenschaften durch den Prozess positiv beeinflusst. Herausforderungen ergaben sich hingegen bei der Bearbeitung bestimmter Verzahnungsgeometrien bezüglich der erreichbaren geometrischen Genauigkeit bzw. der Verzahnungsqualität. Hier besteht noch Bedarf an einer genaueren Beschreibung des Einsatzverhaltens der eingesetzten Werkzeuge und zur Ableitung von Prozessgrenzen und spezifischen Einsatzmöglichkeiten. Die erreichten Ergebnisse konnten in einer modellhaften Beschreibung zusammengefasst werden, welche dazu beiträgt, die Prozesseinrichtung effizienter zu gestalten. In umfangreichen Feldversuchen konnte unter Nutzung der erarbeiteten Erkenntnisse für unterschiedliche Varianten gezeigt werden, dass das Verfahren auch in industriellem Umfeld mit im Vergleich zu weiteren Prozessstufen geringem Aufwand erfolgreich umgesetzt werden kann. Durch den Schleifprozess kann eine erhöhte Qualitätsstufe im Vergleich zu den konventionellen Prozessen erzeugt werden. Die feineren Oberflächen der Zahnflanken führen dabei zu gesteigerten Funktionseigenschaften, welche sich positiv auf die Bauteillebensdauer auswirken können.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 19003 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.

Abbildung 1: Tastarm eines Rauheitsmessgerät auf einer Zahnflanke eines feingeschliffenen Zahnrads.