Simulation-Based Prediction of Sub-Surface Properties in Skive-Hobbing
Final Report Abstract
Der Fokus dieses Projektes war die Vorhersage des lokalen Eigenspannungszustandes nach dem Schälwälzfräsen. Zur Analyse der Variation der Prozessleistung und der lokalen Variation des resultierenden Eigenspannungszustandes wurden Analogieversuche durchgeführt. Aus dem geplanten Arbeitsprogramm haben sich folgende besondere Herausforderungen ergeben: Die Erfassung des resultierenden Eigenspannungszustandes nach dem Schälwälzfräsen mithilfe der Röntgendiffraktion kann unter Umständen zu einer erhöhten Streuung der Messwerte führen. Diese Tatsache ergibt sich aus den lokal signifikant variierenden Eigenspannungen infolge der lokal variablen Eingriffsverhältnisse. - Die Bestimmung des Eigenspannungstensors kann durch die Existenz einer anisotropen plastisch verformten Schicht an der Werkstückoberfläche beeinflusst werden. Die wichtigsten Erkenntnisse aus diesem Projekt können in folgenden Punkten zusammengefasst werden: Die Hauptspannungsrichtungen nach dem Schälwälzfräsen sind mit der Bearbeitungsrichtung bzw. mit der dazu senkrechten Richtung identisch. Durch die Eigenspannung in diesen beiden Richtungen kann der resultierende Eigenspannungszustand nach dem Schälwälzfräsen ausreichend beschrieben werden. Die resultierenden Eigenspannungen nach dem Schlagzahn- und dem Schälwälzfräsen weisen eine signifikante Variation infolge der lokalen Spanungsgrößen und Schnittüberlagerungen auf. Die qualitative lokale Variation ist vergleichbar. Die Unterschiede in den Absolutwerten der beiden Prozesse werden mit unterschiedlichen Werkzeugverschleißzuständen sowie unterschiedlicher thermischer Belastung erklärt. Eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit sowie des Axialvorschubs führt zum Anstieg der resultierenden Haupteigenspannungen; Fortschreitender Werkzeugverschleiß führt ebenfalls zum Anstieg des Eigenspannungsniveaus in Richtung Zug.
Publications
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Investigation of the skive hobbing process by applying a dexel-based cutting simulation. In: Procedia CIRP (37), S. 182 – 187, 2015
Böß, V.; Denkena, B.; Henning, S.
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Prognose des Materialabtrags beim Schälwälzfräsen von Geradverzahnungen. In: Werkstattstechnik online 6-2015, S. 371 – 376, 2015
Böß, V.; Henning, S.
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Experimentelle Untersuchung der Eigenspannungen nach dem Schälwälzfräsen. In: ANT Journal, September 2016
Jermolajev, S.; Henning, S.; Wagner, A.; Böß, V.; Brinksmeier, E.; Denkena, B.
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Geometrical Contact Zone Analysis of the Skive Hobbing Process. In: Advanced Materials Research, Vol. 1140, S. 157- 164, 2016
Böß, V.; Denkena, B.; Dittrich, M.; Henning, S.
