Simulationsbasierte Prognose von Randzoneneigenschaften beim Verzahnungsfertigfräsen mit schälendem Schnitt

Zahnräder gehören zu den ältesten und gleichzeitig bis heute wichtigsten Maschinenelementen
in nahezu allen Disziplinen des Maschinen- und Anlagenbaus. Durch technologischen
Fortschritt sowie immer weiter steigende Kundenanforderungen in Bezug
auf Preis und Leistungsfähigkeit von Industrie- und Konsumprodukten wachsen auch
die Anforderungen an ein solch klassisches Maschinenelement wie dem Zahnrad ständig
weiter. Eigenspannungszustände und Oberflächentopografien der Zahnflanken gehören
hier zu den leistungsbestimmenden Faktoren eines Zahnrads.
Ein flexibel einsetzbares Verfahren zu Hartfeinbearbeitung von Zahnflanken ist das
Schälwälzfräsen. Aktuell besteht hier jedoch ein mangelndes Verständnis in Bezug auf
die Ausbildung lokaler prozessbedingter Randzoneneigenschaften, was einem breiteren
Einsatz dieses Verfahrens im Weg steht.
Daher wird im Rahmen dieser Arbeit ein umfassendes Prozessmodell zur gemeinsamen
Prognose lokaler Eigenspannungszustände und Oberflächentopografien auf
Zahnflanken entwickelt. Dazu werden zunächst Grundlagenuntersuchungen durchgeführt,
um Erkenntnisse über prozessbedingte Wirkmechanismen zu gewinnen sowie
Rahmenbedingungen und Modellierungsanforderungen festzulegen. Anschließend
wird ein geometrisches Prozessmodell zur Berechnung lokaler Kontaktzonengrößen,
und darauf aufbauend ein technologisches Prozessmodell zur Eigenspannungsprognose
anhand dieser Kontaktzonengrößen, entwickelt. Die Fähigkeit des Gesamtmodells
sowohl zur Topografie- als auch zur Eigenspannungsprognose wird für das
Schälwälzfräsen erforscht und bewertet. Abschließend werden Einsatzpotenziale des
entwickelten Modellansatzes für die industrielle Praxis aufgezeigt und mögliche Prozessstrategien
abgeleitet.