Die Weichbearbeitung durch Fertigwälzfräsen von Verzahnungen ermöglicht die Umsetzung einer ressourcenschonenden und kostengünstigen Prozesskette zur Zahnradherstellung. Aus dem Fertigwälzfräsen resultieren fertigungsbedingte Produkteigenschaften, die einen Einfluss auf das Einsatzverhalten der Zahnräder haben können. Sofern die Auswirkungen des Fertigwälzfräsens auf das Einsatzverhalten dieser Verzahnungen jedoch nicht bekannt sind, existiert in der Industrie keine Entscheidungsgrundlage, die notwendig ist, um diese Technologie im breiten Fertigungsumfeld anzuwenden.
Die vorliegende Forschungsarbeit leistet einen Beitrag zur Optimierung des Fertigwälzfräsens und der Bewertung fertigwälzgefräster Verzahnungen sowie der Analyse der im Einsatz resultierenden Auswirkungen auf die Tragfähigkeit und das Geräuschverhalten.
Der erste Schwerpunkt der Arbeit betrachtet dabei den Fertigungsprozess des Fertigwälzfräsens im Hinblick auf die einsetzbaren Werkzeugkonzepte sowie der Untersuchung verschiedener Schneidstoffe. Dabei wurde gezeigt, dass der Einsatz eines Kombinationswälzfräsers mit getrennten Schrupp- und Schlichtbereichen aufgrund seiner Freiheitsgrade die höchsten Potenziale zum Fertigwälzfräsen aufweist.
Der zweite Schwerpunkt zeigt den Einfluss der Fertigungsprozessparameter auf die resultierenden Bauteileigenschaften auf. Dabei konnte gezeigt werden, dass die im ersten Teil der Arbeit erzielten Prozessoptimierungen keinen negativen Einfluss auf die Bauteilgeometrie sowie die Randzoneneigenschaften haben. Die Bauteile weisen im gehärteten Zustand die gleichen charakteristischen Bauteileigenschaften auf, unabhängig von der Schnittgeschwindigkeit im Schlichtschnitt.
In dem dritten Schwerpunkt wurde abschließend das Einsatzverhalten, bewertet durch die Grübchentragfähigkeit und das Geräuschverhalten, untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Grübchentragfähigkeit von fertigwälzgefrästen Bauteilen mit denen durch das Weichschaben oder auch durch das diskontinuierliche Profilschleifen fertigbearbeiteten Bauteilen vergleichbar ist. Durch die charakteristische Oberflächenstruktur von fertigwälzgefrästen Verzahnungen, geprägt durch Vorschubmarkierungen und Hüllschnitte, tritt eine geänderte Geräuschcharakteristik auf. Diese ist gekennzeichnet durch die Bildung von Seitenbändern, begleitet von starken Rauschanteilen über dem gesamten Ordnungsspektrum.