Optimierung des Wälzschälverfahrens durch Modellierung der Kinematik und der Spanbildung mittels FE-Simulation

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Das Verzahnverfahren Wälzschälen bietet die Möglichkeit sowohl Innen- als auch Außenverzahnungen hochproduktiv herzustellen. Im Bearbeitungsprozess kommt es jedoch, abhängig von der Werkstückgeometrie, der Prozessauslegung und den Prozessparametern, zu Störungen der Prozesssicherheit. Eine prozesssichere Bearbeitung kann dann möglicherweise nicht mehr gewährleistet werden. Die beim Wälzschälen vorliegenden Spanbildungsmechanismen sind wissenschaftlich noch nicht untersucht. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, die Bildung des Dreiflankenspans beim Hochleistungsfertigungsverfahren Wälzschälen wissenschaftlich zu durchdringen und qualitative Kriterien abzuleiten, die eine Optimierung der Prozesssicherheit ermöglichen. Der Lösungsansatz besteht darin, mit Hilfe von Kinematikmodellen die Ablaufbehinderung der Späne darzustellen und zu untersuchen. Daneben werden Spanbildungsmodelle in der Prozesssimulation genutzt, um die Spanentstehung zu beschreiben und gezielt Maßnahmen zu identifizieren, um diese günstig zu beeinflussen. Hierzu wird als Werkstückstoff normalisierter 16MnCr5S exemplarisch herangezogen, der als gängiger Werkstoff bei der Zahnradherstellung zum Einsatz kommt. Die Prozessuntersuchung erfolgt demnach zunächst in der Weichbearbeitung. Als Ergebnis werden aus den Erkenntnissen der Untersuchungen Richtlinien zur Auslegung des Prozesses abgeleitet, die beispielsweise für die Wahl der Prozessparameter und die Gestaltung der Werkzeuge herangezogen werden können.