Prozessmodellierung des kontinuierlichen Wälzschleifens

Von großer Bedeutung für die Hartfeinbearbeitung von Verzahnungen ist das produktive kontinuierliche Wälzschleifen. Bedingt durch eine hohe kinematische und geometrische Komplexität können jedoch Effekte wie der lokale Schleifkörperverschleiß und dessen Einfluss auf die resultierende Verzahnungsgeometrie nicht bzw. nur vereinfacht beschrieben werden. Als Folge dessen bleiben bei der Werkzeug- und Prozessauslegung Verfahrenspotentiale im Sinne hoher Abtragsleistungen und langer Abrichtintervalle ungenutzt.

Am Fraunhofer IWU wurde ein mathematisches Modell entwickelt, das sowohl die Beschreibung des Abricht- als auch des Wälzschleifprozesses in Form von Durchdringungsrechnungen ermöglicht. Bei der Abrichtsimulation wird unter Anwendung einer einfach zu beschreibenden Abrichtergeometrie und einer frei konfigurierbaren Abrichtkinematik die Schleifkörpergeometrie berechnet – Fehlereinflüsse wie Taumel- oder Rundlauffehler des Abrichters eingeschlossen. Die resultierende Schneckengeometrie wird anschließend der Wälzschleifsimulation übergeben und entsprechend einer definierten Kinematik am Stirnrad abgewälzt. 

Als Ergebnis können einerseits die abgerichtete Schnecke bzw. das wälzgeschliffene Zahnrad geometrisch ausgewertet werden. Hierbei lassen sich bspw. Vorschubmarkierungen, Verschränkungen oder Balligkeiten an den Werkstückzahnflanken visualisieren. Andererseits ist die zeitlich und lokal aufgelöste Ermittlung und Auswertung der Eingriffsbedingungen beim Abrichten und Wälzschleifen möglich, um z. B. die gewählte Shiftstrategie beim Schleifen hinsichtlich ihres Einflusses auf die Schneckenbelastung zu untersuchen und zu optimieren.