Simulation des Wälzschleifens und dessen Einfluss auf die Flankentopografie und Verzahnungsakustik

Berichte aus dem IWU, Band 114

Simon Kimme (Autor)

Welf-Guntram Drossel (Herausgeber)

Buch

157 Seiten

2020
Wissenschaftliche Scripten (Verlag)
978-3-95735-121-0 (ISBN)

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In der vorliegenden Arbeit wird ein Simulationsmodell entwickelt und validiert, welches die Hartfeinbearbeitung von Zahnrädern durch kontinuierliches Wälzschleifen abbildet. Dabei liegt ein besonderer Schwerpunkt auf der in fehlerbehafteten Prozessen erzeugten Flankentopografie und deren Bewertung hinsichtlich periodischer Strukturierung und des daraus resultierenden Einflusses auf den Drehfehler. Bei der Betrachtung verschiedener Prozessabweichungen zeigt sich eine starke Abhängigkeit der erzeugten Flankentopografien von verschiedenen Prozessparametern. Die simulativ erzeugten Flanken werden bezüglich periodischer Anteile der Strukturierung mit neuen Methoden analysiert und unter
Berücksichtigung aller Zähne in einer Drehfehlersimulation hinsichtlich des Einflusses auf den Drehfehler bewertet. Zur Validierung des Simulationsmodells wird die Fertigung mit gezielter Schwingungsüberlagerung genutzt und Vergleiche sowohl bezüglich der erzeugten Flankentopografie als auch des Drehfehlers gezogen.

In this thesis a simulation model representing the hard fine machining of gears by continuous gear grinding is developed and validated. Special emphasis is put on the flank topography generated in faulty processes and its evaluation with respect to periodic structuring and the resulting influence on the transmission error in gear mesh. When considering different process deviations, a strong dependence of the generated flank topographies on different process parameters becomes apparent. The simulated flanks are analysed with new methods regarding periodic parts of the structuring and are evaluated in a gear mesh simulation regarding the influence on the transmission error, taking all teeth into account. For the validation of the simulation model, the manufacturing with targeted vibration superposition is used and comparisons are made with regard to the generated flank topography as well as the transmission error.

1 Einleitung

2 Stand der Wissenschaft und Technik
2.1 Schwingungsanregung im Zahnkontakt
2.1.1 Grundlegende Mechanismen der Schwingungsanregung im Zahnkontakt
2.1.2 Einfluss geometrischer Abweichungen auf das Geräuschverhalten
2.1.3 Simulation und Messung des Anregungsverhaltens von Stirnrädern
2.2 Stand der Technik der Verzahnungsherstellung
2.2.1 Prozessketten und Qualitätssicherung in der Automobilindustrie
2.2.2 Stand der Technik des Wälzschleifens
2.2.3 Fehlereinflüsse im Wälzschleifprozess
2.2.4 Bewertung von Zahnflanken
2.3 Simulation der Verzahnungsherstellung
2.3.1 Generierung von Werkzeug und Werkstück
2.3.2 Abbildung der Kinematik
2.3.3 Abtragsmodelle
2.4 Fazit

3 Ziel und Struktur der Arbeit
3.1 Ziel
3.2 Struktur der Arbeit

4 Analyse von periodisch strukturierten Zahnflankentopografien
4.1 Auswertung einer Allzahnmessung
4.1.1 Auswertung von Profillinien
4.1.2 Auswertung von Flankenlinien
4.2 Analyse im Bildbereich
4.2.1 Methoden zur Amplitudenermittlung
4.2.2 Phasenkorrekte Rückrechnung
4.3 Analyse im Hinblick auf Schwingungsanregung

5 Simulationsmodell
5.1 Anforderungen an das Simulationsmodell
5.2 Modellaufbau
5.2.1 Diskretisierung von Werkzeug, Werkstück und Prozesszeit
5.2.2 Prozesskinematik
5.2.3 Abtrag
5.2.4 Einbringen von Prozessabweichungen
5.3 Modellanalyse
5.3.1 Konvergenz
5.3.2 Potentiale und Grenzen

6 Simulationsergebnisse
6.1 Idealer Fertigungsprozess
6.2 Überlagerung von Schwingungen
6.2.1 Schwingungen mit ganzzahligem Bezug zur Werkstückdrehzahl
6.2.2 Schwingungen ohne ganzzahligen Bezug zur Werkstückdrehzahl
6.3 Werkzeugfehler
6.3.1 Teilungsfehler
6.3.2 Schneckenausbruch
6.4 Positionierungsfehler
6.4.1 Taumelfehler Schnecke
6.4.2 Planschlag Zahnrad
6.5 Auswirkung auf berechneten Drehfehler einer Zahnradpaarung
6.6 Bewertung der Spektren von Flankentopografien

7 Validierung anhand von Versuchen
7.1 Fertigung
7.2 Zahnflankentopografie
7.3 Drehfehler

8 Zusammenfassung und Ausblick

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Erscheinungsdatum	11.07.2020
Reihe/Serie	Berichte aus dem IWU ; 114
Zusatzinfo	89 Abbildungen und 7 Tabellen
Verlagsort	Auerbach
Sprache	deutsch
Maße	148 x 210 mm
Themenwelt	Technik ► Maschinenbau
Schlagworte	Akustik • Drehfehler • Getriebe • Prozesssimulation • Wälzschälen • Zahnrad
ISBN-10	3-95735-121-9 / 3957351219
ISBN-13	978-3-95735-121-0 / 9783957351210
Zustand	Neuware