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.