Verzerrungsfrei wälzschleifen

Verzahnung – Liebherr-Verzahntechnik berechnet Mikrogeometrie von Zahnflanken und entwickelt so ein verzerrungsfreies Wälzschleifen für Flankenlinienmodifikationen.

Verschränkungsfreies Wälzschleifen hat sich als Produktionsmethode bewährt: Bereits 1987 meldete die Liebherr-Verzahntechnik GmbH die Erfindung von Dr. Gerd Sulzer zum Patent an. Seitdem können Schleifschnecken mit über die Länge verändertem Profilwinkel so eingesetzt werden, dass die natürliche Verschränkung beim Wälzschleifen von Verzahnungen mit Flankenlinienmodifikationen korrigiert wird.

Dazu wird die Schleifschnecke in einer axialen Bewegung am Werkstück vorbeigeführt, so dass sukzessiv jeder Schneckenbereich mit dem Werkstück in Kontakt kommt. Damit wird die Verschränkung eliminiert. »Was bei diesem Verfahren jedoch nicht eliminiert wird, sind Formfehler«, erläutert Dipl.-Phys. Robert Würfel, Technologischer Mathematiker bei Liebherr-Verzahntechnik.

Ungewünschte Hohlballigkeit

Bei Schrägverzahnungen etwa wird die Verschränkung zwar korrigiert, im Profil entsteht jedoch eine ungewünschte Hohlballigkeit. Exakt wird die Modifikation nur auf dem Messkreisdurchmesser erreicht. In der topologischen Verzahnungsmessung zeigen sich deutliche Verzerrungen. In zwei Eckbereichen wird zu viel Material abgeschliffen, in zwei zu wenig (Abbildung 2). »Dies hat Auswirkungen auf die Tragfähigkeit und das Geräusch der Verzahnung«, betont Dr. Hansjörg Geiser, Leiter Entwicklung & Konstruktion Verzahnmaschinen.

Einfaches, verschränkungsarmes Wälzschleifen löst dieses Problem nur teilweise. Es existieren weiterhin Formabweichungen (siehe Abbildung 3). Auch hier wird die Modifikation lediglich auf dem Messkreisdurchmesser exakt erreicht. Eine Möglichkeit zur Korrektur bestünde im topologischen Abrichten der Schleifschnecke Zeile für Zeile, was wirtschaftlich unmöglich wäre. Robert Würfel hat mit einem neuen Schleifverfahren eine Alternative entwickelt.

Liebherr ermöglicht jetzt ein absolut verzerrungsfreies Wälzschleifen von Flankenlinienmodifikationen. »Wir haben das Wälzschleifen zwar nicht neu erfunden, aber wir haben es verstanden«, betont Hansjörg Geiser. Das Ergebnis nach der neuen Methode entspricht eins zu eins der Vorgabe (Abbildung 4).

»Durch das neue mathematische Verfahren wird die Modifikation auf allen Durchmessern exakt erreicht«, erläutert Robert Würfel. Gleichzeitig entsprechen sowohl die Schleif- als auch die Abrichtzeit der des verschränkungsarmen Schleifens. Dazu werden keine speziellen Werkzeuge benötigt, der Standard-Abrichter genügt.

»Wir haben damit einen wirtschaftlichen Prozess für die Serienfertigung entwickelt. Unser Verfahren kann für jede freie Flankenlinienmodifikation genutzt werden«, sagt Robert Würfel. Das zum Patent angemeldete Verfahren ist aus Gründen der Tragfähigkeit für Getriebe sehr interessant. Bislang gab es hierfür keine wirtschaftlich sinnvolle Schleifmethode.

• 1: Verzerrungsfrei wälzschleifen
• 2: Gewälzte Modifikationen

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Verzerrungsfrei wälzschleifen

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