Entwicklung einer Fertigungstechnologie zur selbstoptimierenden Komplettbearbeitung von Kegelradsätzen auf einer 5-Achs-Fräsmaschine

 

Laufzeit: 01.03.2015 - 31.05.2017

Geldgeber: AiF / ZIM

Ausgangssituation:

Seit ein paar Jahren ist das 5-Achs-Fräsen als neue Technologie zur Verzahnungsfertigung verfügbar. Hierbei werden Zahnräder mit Standardwerkzeugen auf Universalfräsmaschinen gefertigt. Die hohen Anforderungen an Verzahnungen hinsichtlich der Form- und Lagetoleranz sowie der Oberflächengüte unterscheiden sich deutlich von Bauteilen, die heutzutage bereits standardmäßig auf Universalfräsmaschinen gefertigt werden. Die geforderten Toleranzen von wenigen Mikrometern liegen an den von Herstellern angegeben Grenzen der Maschinengenauigkeit. Obwohl sowohl Maschinen- als auch Softwarehersteller das 5-Achs-Fräsen von Zahnrädern am Markt anbieten, stellt die erreichbare Qualität nach wie vor die größte Herausforderung dar. Gerade bei der Hartbearbeitung nach der Wärmebehandlung kommen sowohl die Maschinengenauigkeit als auch die Prozessführung an die aktuellen Grenzen der Leistungsfähigkeit.

Forschungsziel:

Die Prozessführung beim 5-Achs-Fräsen von Verzahnungen ist bis heute nicht so weit entwickelt, dass ohne Ausschuss "First-Part-Right" gefertigt werden kann. Die derzeit erreichbaren minimalen Abweichungen sind für die Fertigung von Leistungskegelradgetrieben nicht hinreichend. Deswegen ist das Ziel dieses Projekts, die Fertigungstechnologie des 5-Achs-Fräsens von Zahnrädern weiter zu entwickeln, sodass eine Kompensation von Fertigungsabweichungen bereits während der Fertigung erfolgen kann. Der konkrete Lösungsansatz des Gesamtprojekts beinhaltet die Erforschung der Einzeleinflüsse des Fertigungsprozesses auf die Bauteilqualität und die Kompensation dieser Einflüsse auf Grundlage von Beschreibungsmodellen. Hierbei sollen insbesondere die Fertigungsabweichungen aufgrund der Werkzeugabdrängung, des Werkzeugverschleißes und aufgrund unterschiedlicher Bearbeitungsaufmaße kompensiert werden. So ist es möglich, Kegelräder und Sonderverzahnungen erstmals im "First-Part-Right“-Prinzip zu fertigen.


Kontakt:

gt-fertigung@wzl.rwth-aachen.de