Nach heutigem Stand der Technik werden für Leistungsverzahnungen einsatzgehärtete und anschließend hartfeinbearbeitete Verzahnungen eingesetzt. Dabei stellt das Verzahnungshonen ein hochproduktives Hartfeinbearbeitungsverfahren dar, das zur Fertigung kleiner und mittlerer Verzahnungen eingesetzt wird und vor allem in der Automobilindustrie Verwendung findet. Eine Herausforderung beim Verzahnungshonen ist die im Vergleich zu anderen Hartfeinbearbeitungsverfahren geringere Robustheit des Prozesses, die auf die hohen und extrem dynamischen Bearbeitungskräfte zurückgeführt werden kann. Daher wird in dieser Dissertation ein Modell entwickelt, mit dem die Prozesskräfte örtlich und zeitlich aufgelöst vorhergesagt werden können.

Zunächst wird eine Automobilverzahnung ausgewählt und eine Kraftmessvorrichtung konstruiert. Mithilfe dieses Versuchsaufbaus werden die Prozesskräfte beim Verzahnungshonen aufgezeichnet und die Haupteffekte auf die Prozesskräfte, aufgeteilt in die drei Raumrichtungen des Maschinenkoordinatensystems, ermittelt.

Anschließend wird der Verzahnungshonprozess auf einen Analogieprozess übertragen. Dazu werden die geometrischen und kinematischen Kontaktbedingungen im Verzahnungshonprozess abgeleitet und auf den Analogieprozess überführt. Die Übertragung der kinematischen Kontaktbedingungen wird anschließend validiert. Unter Verwendung der gleichen Kraftmessvorrichtung und Auswertemethodik werden für den Analogieprozess – wie beim Verzahnungshonprozess – die Haupteffekte auf die Prozesskräfte identifiziert.

Die geometrische und kinematische Ähnlichkeit zwischen dem Analogieprozess und dem Innenrundschleifen wird genutzt, um ein empirisch-analytisches Kraftmodell abzuleiten. Auf Basis dieses Kraftmodells und einer Zurückführung der Zerspankraft auf kleinste Volumenelemente in einer Durchdringungsrechnung wird über Proportionalitätsfaktoren ein kennfeldbasiertes Kraftmodell erstellt.

Dieses Kraftmodell wird anschließend mit der Durchdringungsrechnung für das Verzahnungshonen kombiniert. Die Gesamtkraft wird durch die Superposition aller Einzelkräfte bestimmt. Ein Vergleich der gemittelten berechneten und der gemittelten gemessenen Kräfte zeigt eine gute Übereinstimmung und validiert das Modell. Durch eine Übertragung der Erkenntnisse auf eine zweite Versuchsverzahnung wird anhand der simulativ ermittelten Kennwerte der qualitative Zusammenhang zwischen der zeitlich und örtlich veränderlichen Prozesskraft und der Anregung im Bearbeitungsprozess aufgezeigt.