Aufrufe
vor 10 Monaten

antriebstechnik 9/2015

antriebstechnik 9/2015

FVA AKTUELL

FVA AKTUELL Hochleistungswälzfräsen mit Hartmetallwerkzeugen Der zunehmende Anteil von Doppelkupplungs- und Automatikgetrieben in der Automobilindustrie gepaart mit dem Trend zu hohen Gangzahlen im Getriebe bewirkt eine steigende Anzahl an Zahnrädern je Getriebe. Hierdurch müssen bei gleichen Maschinenkapazitäten mehr Zahnräder gefertigt werden, ergo die Produktivität pro Maschine erhöht werden. In Bezug auf die Großserienfertigung erfordert dies den Einsatz hochproduktiver Werkzeuge. Hieraus leitete sich das Ziel des Forschungsvorhabens ab, das Leistungsvermögen von Hartmetallwälzfräsern oberhalb der industriellen Schnittparameter zu untersuchen. Innerhalb des Projektes wurden drei Industrieverzahnungen aus Einsatzstahl untersucht (Modul 1,23 mm; 2,7 mm; 3,45 mm). Diese repräsentieren das Einsatzgebiet von Vollhartmetallwälzfräsern in der Automatik- und Handschalt getriebefertigung für PKW und NKW. Als Forschungsvorhaben Werkzeugbasis diente ein industriell FVA 581 II übliches Feinstkornhartmetall (K30) IGF-Nr. 16535 N mit einer (Al, Cr)N-Beschichtung. Mittels des Schlagzahnversuches als Analogieversuch zum Wälzfräsen wurde die Schnittgeschwindigkeit im Bereich von 400 bis 1200 m/min und die Kopf spanungsdicke von 0,10 bis 0,28 mm systematisch variiert. In weiteren Versuchen wurden ebenso das Gegenlauffräsen und der Einsatz von Kühlschmierstoff untersucht. Die durchgeführten Versuche zeigten modulunabhängig drei verschiedene Verschleißformen: bröckelnde Schneidkante, Kolk und Kolklippenabbruch sowie Abplatzer am Zahnkopf. In Abhängigkeit der eingesetzten Schnittparameter und der Frässtrategie (Gleich- bzw. Gegenlauf) dominierte jeweils eine der drei Verschleißformen. Durch den Einsatz von Kühlschmierstoff sank die Standzeit aufgrund von thermoschockinduzierten Kammrissen bei v c = 500 m/min drastisch. Durch die erzielten Standlängen konnte eine ausführliche Kostenanalyse durchgeführt werden. Die erzielten Kostenoptima der drei Verzahnungsfälle liegen deutlich oberhalb der industriell eingesetzten Schnittparameter bei ca. v c = 500 m/ min. Die zugehörigen Maschinen- und Werkzeugkosten stehen im Verhältnis von ca. ⅔ zu ⅓. Auf Basis von Durchdringungsrechnungen war es möglich, Indizien für das Verschleißverhalten zu ermitteln. Durch die erzielten Ergebnisse besteht die Möglichkeit, die Hauptzeiten zu reduzieren und somit Produktionsengpässe abzufedern. Da Hartmetall ohne Kühlschmierstoff bei hohen Schnittparametern wirtschaftlich arbeitet, kann trotz steigendem Kostendruck die Umwelt entlastet werden. Durch die gewonnenen Erkenntnisse wurde ebenfalls der prozesssichere Einsatz des Schneidstoffes Hartmetall bei hohen Schnitt werten nachgewiesen. Kontakt: Peter Exner: Tel 069-6603-1610 Schneckengetriebe-Baugrößeneinfluss II Im Rahmen des Forschungsvorhabens FVA 503/II wurden große Stahl-Bronze-Schneckengetriebe (20MnCr5/CuSn12Ni2-C-GZ) mit Achsabstand a = 315 mm im Hinblick auf ihre Verschleißund Grübchentragfähigkeit untersucht. Bei den Versuchen zeigt sich eine gute Übereinstimmung des Verlaufs der Grübchenentwicklung mit bisherigen Erkenntnissen kleiner Schneckengetriebe. Zugehörige Berechnungsmodelle zur Bestimmung der Grübchenlebensdauer liefern jedoch für diese Baugröße keine ausreichende Übereinstimmung, sodass eine Anpassung erforderlich ist. Entsprechende Berechnungsansätze für die Phasen I (Grübchenentstehung) und II (Grübchenwachstum) wurden auf gestellt und mit zusätzlichen Versuchsergebnissen aus der Literatur validiert. Die Eignung der in diesem Forschungsvorhaben aufgestellten Berechnungsansätze NLI*, FVA503/II (Phase I) und NLII*, FVA503/II (Phase II) als Berechnungsverfahren für Schneckengetriebe mit Achsabstand a ≥ 160 mm kann bestätigt werden. Weiterhin kann die Phasendauer der Grübchenentstehung (Phase I) unter Berücksichtigung der Einlaufphase mithilfe einer Schadensakkumulation genauer bestimmt werden. Diese ermöglicht neben der zeitlichen Abschätzung ebenso eine örtliche Vorhersage von Grübchen. Die Berechnungsmodelle basieren dabei alle auf den Flankenpressungen aus SNETRA. Bezüglich des Gesamtwirkungsgrades η ges kann für alle durchgeführten Versuche ein annähernd konstantes Niveau von bis zu η ges = 96 % über der gesamten Versuchslaufzeit dokumentiert werden. Trotz wachsender Grübchenfläche bleibt dieser nahezu unverändert über der Laufzeit. Im Hinblick auf die Verschleißtragfähigkeit zeigen alle Versuche einen ähnlichen Gradienten des Flankenabtrags am Schneckenrad δ Wn über der Lastspielzahl am Schneckenrad. Die unterschiedlichen Verschleißintensitäten sind in erster Linie auf verschiedene Tragbildgrößen und deren Entwicklung während der Versuchslaufzeit zurückzuführen. Verglichen mit den Ergebnissen des Vorgängervorhabens ergeben die Verschleißmessungen ähnliche Flankenabträge. Anhand der Messungen der Übersetzungsabweichung wird das Betriebsverhalten der Schneckengetriebe untersucht. Dabei zeigt sich eine Korrelation zwischen Übersetzungsabweichung ∆i und mittlerem Grübchenanteil A Pm . Eine Beurteilung des Grübchenfortschrittes im Sinne einer Schadensfrüherkennung ist dadurch möglich. Kontakt: Dirk Arnold: Tel 069-6603-1632 Forschungsvorhaben FVA 503/II IGF-Nr. 16924 N Die IGF-Vorhaben 16535 N und 16924 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurden über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschafts forschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Forschungsvereinigung Antriebstechnik e. V. Lyoner Str. 18, 60528 Frankfurt Tel.: 069 / 6603-1515 E-Mail: info@fva-net.de Internet: www.fva-net.de 6 antriebstechnik 9/2015

www.megadynegroup.com

Aktuelle Ausgabe