Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Bürsten von Verzahnungen zur Verbesserung der Oberflächenqualität

Durch eine Steigerung der Oberflächenqualität an der Zahnflanke kann die Zahnflankentragfähigkeit signifikant verbessert werden. In Voruntersuchungen wurde gezeigt, dass die Oberflächenqualität an Zahnflanken durch den Einsatz von abrasiven Bürstwerkzeugen deutlich gesteigert werden kann ohne die Verzahnungsgeometrie zu beeinflussen. Ein dem Schleifprozess nachgeschalteter Finishingprozess unter Verwendung abrasiver Bürsten bietet aufgrund der Flexibilität und der Möglichkeit einer schleifmaschinenintegrierten Einsetzbarkeit viele Potentiale im Vergleich zu anderen Finishingprozessen, sodass kostenintensivere Verfahren substituiert werden könnten. In diesem Zusammenhang ist insbesondere mit Vorteilen für KMUs zu rechnen, da zur Umsetzung keine aufwendige Anlagentechnik notwendig ist und die Werkzeugkosten gering sind, sodass das Risiko für KMUs als sehr gering einzuschätzen ist. Vor dem industriellen Einsatz dieser Technologie müssen jedoch Fragestellungen hinsichtlich Prozesssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Anwendbarkeit für verschiedene Werkstückgeometrien untersucht werden.

Dafür sollen im Rahmen dieses Vorhabens zunächst (AP A) Untersuchungen zur Prozesssicherheit und zum Werkzeugverschleißverhalten durchgeführt werden. Anschließend (AP B) soll eine Technologie zum maschinenintegrierten Abrichten von abrasiven Bürstwerkzeugen entwickelt werden. Ziel dabei ist, verschlissene Filamentbereiche zur Steigerung der Werkzeuglebensdauer entfernen zu können, um die Werkzeugstandzeit sowie die Produktivität des Prozesses zu erhöhen. In AP C soll unter Verwendung der in AP B entwickelten Technologie die Übertragbarkeit auf andere Werkstückgeometrien untersucht werden. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Verfahrens zur prozesssicheren und flexiblen Finishingbearbeitung von Zahnflanken. Aufbauend auf den Erkenntnissen soll zudem eine Grundlage für die der Wirtschaftlichkeitsbewertung des Verfahrens im Vergleich zu konkurrierenden Verfahren geschaffen werden.

Ergebniszusammenfassung:

Es konnte gezeigt werden, dass der Einsatz von abrasiven Bürstwerkzeugen zum maschinenintegrierten Finishen von Zahnradflanken für den industriellen Einsatz geeignet ist und eine Alternative zu den derzeit in der Industrie Anwendung findenden Verfahren darstellen kann. Es ist möglich die Oberflächenqualität von Ra ≈ 0,4 µm prozesssicher auf ca. Ra ≈ 0,2 µm zu verbessern. Dabei bleiben die Schleifriefen erhalten und lediglich die Rauheitsspitzen werden wie erwünscht abgetragen. Der große Vorteil insbesondere gegenüber dem Gleitschleifen, ist die Tatsache, dass das Werkstück für die Nachbearbeitung nicht aus der Schleifmaschine ausgespannt werden muss. Gerade aus diesem Grund birgt das Verfahren großes Potential für kleine und mittlere Unternehmen (KMU). Des Weiteren konnte bestätigt werden, dass die Bürstbearbeitung keinen signifikanten Einfluss auf die geschliffene Verzahnungsgeometrie hat. Durch die relativ leicht einzustellende Prozessführung ist bei der industriellen Anwendung gerade für KMUs eine hohe Flexibilität gewährleistet. Ein weiteres Ziel war es, eine maschinenintegrierte Konditioniertechnologie zu entwickeln, die dem Anwender zum einen die Möglichkeit gibt, Rundbürsten auf eine gewünschte Form zu profilieren und zum anderen das Abrichten verschlissener Bürsten ermöglicht. Diese Zielstellung wurde ebenfalls in vollem Umfang erfüllt. Die entwickelte Konstruktion kann umgehend von KMUs übernommen und eingesetzt werden. Als letztes Teilziel wurde die Übertragbarkeit des Prozesses auf andere Werkstückgeometrien überprüft. Es konnte festgestellt werden, dass die gewonnen Erkenntnisse bei analoger Prozessführung auf andere Zahnradgeometrien übertragen werden können. Damit ist der Prozess für die verschiedensten Anwendungen geeignet.