Verzahnungswalzen

Prozesszeiten optimieren und Materialverlust vermeiden

Das Profilquerwalzen mit Rundwerkzeugen ist ein partielles Umformverfahren mit abwälzender Kinematik zwischen Werkzeuggeometrie und entstehendem Werkstückprofil. Die rotationssymmetrische Ausgangsform ist dabei in axialer Richtung zwischen Spitzen gespannt. Die abwälzkinematische Entstehung des Verzahnungsprofils wird über einen durchmesserbezogenen Eindringvorgang der Werkzeugzähne in radialer Richtung realisiert. Der Walzprozess unterteilt sich in die Anwalz-, Eindring- und Kalibrierwalzphase. Industriell relevant sind das Zwei- und Dreiwalzenverfahren.

Verbesserte finale Bauteileigenschaften wie Tragfähigkeit, Zahnfußfestigkeit, Oberflächengüte und minimaler Härteverzug resultieren aus einer durch Kaltverfestigung bedingten Oberflächenhärte und einem konturangepassten Faserverlauf. Prozessvorteile ergeben sich aus den sehr kurzen Taktzeiten und dem Wegfall der Späneentsorgung.

  • ultrakurze, umformbasierte Prozessketten
  • verkürzte Prozesszeiten
  • Vermeidung von Materialverlust durch umformende Fertigung sowie Wegfall der Späneentsorgung
  • Festigkeitszunahme der Zahnkontur durch Kaltverfestigung bis zu 100 Prozent (im Zahnfußbereich)
  • spiegelblanke Oberflächenkonturen (Rz = 1,5 μm, Ra = 0,5 μm)
  • konturangepasster Faserverlauf
  • reduzierte Kerbempfindlichkeit und erhöhte Dauerbruchfestigkeit

Prozesskettenentwicklung

  • Marktanalyse
  • Prozesskettenuntersuchung
  • Prozessoptimierung
  • Kosten-Nutzen-Rechnung
  • Entwicklung von Fertigungskonzepten
  • Planung und technologische Dimensionierung von Verfahren, Werkzeug und Maschine
  • Empfehlungen zu Maschinen- und Technologieinvestitionen

Entwicklung und Bewertung von Umformstrategien

  • Marktanalyse
  • Machbarkeitsstudie
  • Technologieentwicklung
  • Berechnung, Auslegung und Konstruktion von Walzwerkzeugen (Stirnradverzahnungen, Schnecken- und Sonderprofile)
  • Nachwalzprozesse und Festigkeitssteigerung von vorverzahnten Ausgangsformen
  • Erarbeitung von Verfahrenskennwerten und optimalen Umformstrategien
  • Benchmarking
  • Werkzeug-Standmengen-Untersuchungen und Wirtschaftlichkeitsabschätzungen
  • werkstofftechnische Untersuchungen (Gefüge, Faserverläufe, Härteverteilung)
  • Beratung und Vermittlung beim Kauf von Walzwerkzeugen und Profilwalzmaschinen
  • FEM-Simulation und Werkzeugbelastungsanalysen (Forge, Simufact, Ansys)
  • numerische Simulation
  • Prototypenfertigung

Qualitätssicherung

  • genormte Vermessung von Bauteilen nach DIN 3962/ISO 1328
  • Lebensdaueruntersuchungen (Aufnahme von Wöhlerlinien)
  • Verschleiß- und Schmierstoffuntersuchungen auf FZG-Zahnrad-Verspannungs-Prüfstand nach DIN ISO 1463
  • Messung und Prüfung von Zahnfußfestigkeiten und Tragfähigkeiten von Verzahnungen

Anlagentechnik

  • Zweiwalzen-Profilmaschinen PWZ-Spezial, Rollex XL-HP und PR15 HP
  • Dreiwalzen-Profilwalzmaschine 3PRD

Software

  • Forge
  • Simufact

Prüftechnik

  • Pulsatorprüfstand

  • FZG-Zahnradverspannungsprüfstand

  • Zeiss-Prismo-Verzahnungsmessmaschine