Aufbau eines Zerspankraftmodells für das kontinuierliche Wälzschleifen von Stirnradverzahnungen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Fritz Klocke
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering
• Term: from 2011 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 204097475

Zur Verbesserung der Tragfähigkeit und der Laufruhe von Verzahnungen ist es Stand der Technik, einsatzgehärtete Verzahnungen nach der Wärmebehandlung abschließend hartfein zu bearbeiten [SCHL03]. Eine Möglichkeit für die Hartfeinbearbeitung ist das kontinuierliche Wälzschleifen, das aufgrund der hohen Produktivität ein industriell etablierter Prozess ist. Trotz des weitreichenden industriellen Einsatzes liegen bisher nur begrenzt wissenschaftliche Kenntnisse über das Wälzschleifen vor [TUER02, BAUS06, STIM09]. Ein Grund sind die komplexen Kontaktbedingun gen beim Wälzschleifen. Während der Bearbeitung befinden sich immer mehrere Zahnflanken gleichzeitig im Eingriff mit der Schleifschnecke. Dies erschwert eine Übertragung vorhandener Erkenntnisse aus anderen, besser erforschten Schleifprozessen. Die veränderlichen Kontaktbedingungen führen zu einer ausgeprägten Dynamik im Prozess [KLOC09, KLOC09a], die eine Herausforderung sowohl für die Maschinenentwicklung als auch für die Regelungstechnik darstellt. Die Kenntnis der zu erwartenden Bearbeitungskräfte und ihres zeitlichen Verlaufs ist daher notwendig, um die Dynamik beschreiben zu können. Hierzu müssen sowohl der Betrag als auch die Richtung der lokal auftretenden Zerspankräfte bekannt sein. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist der Aufbau eines Zerspankraftmodells zur Berechnung der lokalen Zerspankräfte auf allen im Eingriff befindlichen Werkzeug- bzw. Werkstückflanken beim kontinuierlichen Wälzschleifen. Dazu sollen sowohl der Betrag als auch die Richtung der Bearbeitungskräfte durch das Modell beschrieben werden. Durch eine Addition der Bearbeitungskräfte kann der zeitliche Verlauf und damit die dynamische Anregung im Prozess ermittelt werden. Die dynamische Anregung kann dann als Zielgröße für die Prozessoptimierung oder als Eingangsgröße für die Maschinenauslegung genutzt werden.

• DFG Programme: Research Grants