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antriebstechnik 10/2020

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antriebstechnik 10/2020

FORSCHUNG UND

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG 02 Wirtschaftlichkeit beim Profilschleifen mit keramisch gebundenem cBN DIE AUTOREN unterschiedlicher Körnung auf einer Spindel für das Schruppen und Schlichten realisiert werden. Neben der festgestellten hohen Standzeit ist aus den Untersuchungsergebnissen ersichtlich, dass beim Profilschleifen mit keramisch gebundenem cBN häufig unmittelbar nach dem Abrichten eine erhöhte thermische Beeinträchtigung der Verzahnung resultiert, siehe Bild 01 rechts unten. Dies wird auf sogenanntes Einschleifverhalten zurückgeführt, welches aus dem Stand der Technik für das Schleifen mit keramisch gebundenem cBN bekannt ist und auf mangelnden Spanraum nach dem Abrichten zurückgeführt wird [STUF96]. In Zukunft soll die Thematik des Einschleifverhaltens beim Profilschleifen mit keramisch gebundenem cBN in weiteren Untersuchungen betrachtet werden, um das Standzeitpotenzial der Schleifscheibenspezifikation bei gleichzeitig geringem Schleifbrandrisiko ausschöpfen zu können. Nach der Untersuchung der Verzahnungseigenschaften wurde der Abrichtwerkzeugverschleiß analysiert. Dabei konnte festgestellt werden, dass bei fortschreitendem Verschleiß eine Abflachung des Eckenradius der Diamantplatten auftritt. Daraus resultiert eine Veränderung des abgerichteten Schleifscheibenprofils, die zu geometrischen Abweichungen der Verzahnung führt. Diese waren jedoch innerhalb der durchgeführten Versuche systematisch und kompensierbar. Darüber hinaus wurde im Rahmen der durchgeführten Versuche kein weiterer signifikanter Einfluss des Abrichtwerkzeugzustands auf die Verzahnungseigenschaften festgestellt. Prof. Dr.-Ing Thomas Bergs, Inhaber des Lehrstuhls für Technologie der Fertigungsverfahren am Werkzeuglabor (WZL), RWTH Aachen Jens Brimmers M.Sc. M.Sc., Oberingenieur in der Getriebeabteilung am Werkzeugmaschinenlabor (WZL), RWTH Aachen DANKSAGUNG Die Autoren danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie für die Bereitstellung der finanziellen Mittel und Förderung des Projekts IGF 18580 (FVA 778) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. Zudem danken die Autoren der DFG für die Finanzierung der Versuchsmaschine (DFG-Großgeräteantrag INST 222/1251-1 FUGG). Mareike Solf M.Sc, Gruppenleiterin Getriebehartbearbeitung am Werkzeugmaschinenlabor (WZL), RWTH Aachen 58 antriebstechnik 2020/10 www.antriebstechnik.de

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG Gegenüber Korund trat der festgestellte Verschleiß beim Abrichten von cBN schneller auf. Durch die signifikant verlängerten Abrichtintervalle konnte dies jedoch zumindest zum Großteil kompensiert werden. Im letzten Teil der Untersuchungen wurde eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchgeführt, in der aufgezeigt wurde, inwiefern sich die einzelnen Aspekte der Prozessstrategie beim Profilschleifen mit keramisch gebundenem cBN auf die Prozesszeit und die Kosten pro Bauteil auswirken. Dabei wurde festgestellt, dass mit der verwendeten Versuchsverzahnung und den erfolgreich verwendeten Prozessparametern sehr geringe Abrichtzeiten pro Verzahnung erreicht werden konnten, siehe Bild 02. Mit den erfolgreich realisierbaren Parametern wurden mit keramisch gebundenem cBN gegenüber Korund um bis zu 60 % verkürzte Prozesszeiten erreicht. Insbesondere beim Einsatz kleiner Schleifscheiben war aufgrund der verkürzten Abrichtzeiten eine deutliche Reduzierung der Prozesszeit möglich. Selbst im Vergleich zur Verwendung einer größeren Schleifscheibe (d s = 300 mm) aus Korund konnte noch eine Reduzierung von Prozesszeit und -kosten erzielt werden, siehe Bild 02 rechts. In den Untersuchungen wurde jedoch ebenfalls gezeigt, dass in Abhängigkeit von der Anzahl benötigter Abrichtdurchgänge die Schleif- und Abrichtwerkzeugkosten beim Einsatz von keramisch gebundenem cBN eine zentrale Rolle spielen. Aufgrund des teuren und hochharten cBN- Korns und dem schnelleren Verschleiß der Abrichtwerkzeuge ist der Einsatz keramisch gebundener cBN-Profilschleifscheiben nur wirtschaftlich möglich, wenn hohe Standzeiten zwischen den Abrichtdurchgängen erreicht werden können. ZUSAMMENFASSUNG Insgesamt konnte in den Untersuchungen gezeigt werden, dass beim Profilschleifen mit keramisch gebundenem cBN ein hohes Zerspanungsvolumen ohne Abrichten bei guter Verzahnungsqualität erreicht werden kann. Die hohe Werkzeugstandzeit bietet – insbesondere beim Einsatz von relativ zur Verzahnung kleinen Schleifscheiben – den Vorteil, dass die Anzahl benötigter Abrichtdurchgänge und Werkzeugwechsel signifikant reduziert werden kann. Auf diese Weise ist eine Verkürzung der Prozesszeit und somit eine Reduzierung der Fertigungskosten möglich. Literaturverzeichnis: [DENK14] Denkena, B.; Köhler, J.; Woiwoide, S.: Dressing of vitrified bonded CBN tools for continuous generating grinding. In: Prod. Eng. Res. Devel., 2014, Nr. 8, S. 585–591 [KARP08] Karpuschewski, B.; Knoche, H.-J.; Hipke, M.: Gear finishing by abrasive processes. In: CIRP Ann., 57. Jg., 2008, Nr. 2, S. 621–640 [KLOC17] Klocke, F.; Brecher, C.: Zahnrad- und Getriebetechnik. Auslegung - Herstellung - Untersuchung - Simulation. 1. Aufl. München: Hanser, 2017 [PLAI18] Plainte, P.: Why Select Gear Grinding with cBN? In: Gear Tech., 2018, Nr. 6, S. 28–32 [REIC06] Reichstein, M.; Catoni, F.: Grinding of Gears with Vitreous Bonded CBN-Worms. In: CIRP Ann., 55. Jg., 2006, Nr. 1, S. 355–358 [SCHL04] Schlattmeier, H.: Diskontinuierliches Zahnflankenprofilschleifen mit Korund. Diss. RWTH Aachen University, 2004 [STUF96] Stuff, D.: Einsatzvorbereitung keramisch gebundener CBN-Schleifscheiben. Diss. RWTH Aachen University, 1996 IMPRESSUM erscheint 2020 im 59. Jahrgang, ISSN 0722-8546 Redaktion Chefredakteur: Dipl.-Ing. Reiner Wesselowski (We) Tel.: 06131/992-322, E-Mail: r.wesselowski@vfmz.de (verantwortlich für den redaktionellen Inhalt) Redakteure: Miles Meier, Tel.: 06131/992-208, E-Mail: m.meier@vfmz.de Ivo Greuloch (Vol.), Tel.: 06131/992-353, E-Mail: i.greuloch@vfmz.de Vanessa Weingärtner (Vol.), Tel.: 06131/992-352, E-Mail: v.weingaertner@vfmz.de Redaktionsassistenz: Melanie Lerch, Tel.: 06131/992-261, E-Mail: m.lerch@vfmz.de, Petra Weidt, Tel.: 06131/992-371, E-Mail: p.weidt@vfmz.de, Ulla Winter, Tel.: 06131/992-347, E-Mail: u.winter@vfmz.de, (Redaktionsadresse siehe Verlag) Gestaltung Anette Fröder, Sonja Daniel, Anna Schätzlein, Mario Wüst Chef vom Dienst Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer Sales Oliver Jennen, Tel.: 06131/992-262, E-Mail: o.jennen@vfmz.de Andreas Zepig, Tel.: 06131/992-206, E-Mail: a.zepig@vfmz.de Heike Rauschkolb, Auftragsdisposition Tel.: 06131/992-241, E-Mail: h.rauschkolb@vfmz.de Anzeigenpreisliste Nr. 57: gültig ab 1. 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