Einfluss des Werkzeugverschleißes auf die Bauteilrandzone und die Bauteillebensdauer beim 5-Achs-Fräsen von Großverzahnungen

 

Ausgangssituation

Auf Universalfräsmaschinen können komplizierte Sonderverzahnungen mit kurzfristig lieferbaren Standardfräswerkzeugen gefertigt werden. Bedingt durch die flexible Kinematik ergeben sich dabei weniger Beschränkungen hinsichtlich umsetzbarer Bauteilgeometrien als dies bei konventionellen Verzahnverfahren der Fall ist. Im Vorgängervorhaben konnte gezeigt werden, dass Stirnräder mit hinreichender Qualität und Tragfähigkeit mittels 5-Achs-Fräsen gefertigt werden können. Basierend auf den Ergebnissen des Vorgängervorhabens ist allerdings davon auszugehen, dass sich der Werkzeugzustand während der Hartbearbeitung einer Großverzahnung signifikant verändert. Die Auswirkungen, die der fortschreitende Werkzeugverschleiß auf die Randzoneneigenschaften von Zahnrädern hat, sind bisher nicht wissenschaftlich erforscht.

Forschungsziel

Aus der Untersuchung von Werkzeugen, bei deren Verwendung eine Beeinträchtigung der Randzone detektiert wurde, kann ein Werkzeugverschleißkriterium abgeleitet werden, das den Standweg anwendungsbezogen und funktionsgerecht begrenzt. In diesem Zusammenhang wird die Festlegung einer geeigneten Messgröße für den Werkzeugverschleiß beim 5-Achs-Fräsen von Verzahnungen erfolgen. Zur Erhöhung der Prozessstabilität wird überprüft, ob der Werkzeugverschleiß durch den Einsatz von Sensorik im Prozess zuverlässig erkannt werden kann. Im Rahmen der Werkzeuguntersuchung wird analysiert, wie sich der Fräserverschleiß ausbildet und ab welchem zerspanten Volumen bzw. Schnittweg das abgeleitete Verschleißkriterium erreicht ist. Das Ziel des Projekts ist es, die Beeinflussung der Bauteilintegrität und somit der Tragfähigkeit durch die Veränderung des Werkzeugzustands für wirtschaftlich relevante Bauteilgrößen vorhersagbar zu machen.