Das Kegelradschleifen ist ein Prozess zur Fertigung hochgenauer Kegelradverzahnungen. Eine wissensbasierte Auslegung von Schleifprozessen kann mithilfe der Schleifkraft erfolgen, da diese eine direkte Korrelation mit der mechanischen und thermischen Belastung von Werkstück und Werkzeug aufweist. Bislang existierte jedoch kein Modell, um die Schleifkraft beim Kegelradschleifen vorherzusagen. Das Ziel dieser Arbeit war daher die Entwicklung eines Modells zur Vorhersage der Schleifkraft beim Kegelradschleifen. 
Die Schleifkraftberechnung erfolgt häufig basierend auf geometrischen Spanungskenngrößen. Daher wurde im Rahmen dieser Arbeit ein numerisches Simulationsmodell des Kegelradschleifprozesses entwickelt, mit dem die Spanungskenngrößen lokal und zeitlich aufgelöst bestimmt werden können. Es wurde jedoch festgestellt, dass die Schleifkraft beim Tauchschleifen von Kegelrädern nicht proportional zum theoretischen Zeitspanungsvolumen ist. Diese Diskrepanz wurde darauf zurückgeführt, dass sich aufgrund der Nachgiebigkeit des Gesamtsystems kein stationärer Zustand einstellt. Da diese Erschwernis nur beim Tauchschleifen und nicht beim Wälzschleifen festgestellt wurde, wurde der Fokus in dieser Arbeit auf die Modellierung der Schleifkraft beim Tauchschleifen von Kegelrädern gelegt. Dazu sollte untersucht werden, wie sich die Prozessparameter, die Kontaktbedingungen und die Nachgiebigkeit auf die Schleifkraft auswirken. 
Aufgrund der komplexen Kontaktbedingungen und der Schwierigkeiten bei der lokalen und zeitlich aufgelösten Messung der Schleifkraft beim Kegelradschleifen wurde ein Analogieversuch für das Tauchschleifen abgeleitet. Mithilfe des Analogieversuchs wurde ermittelt, wie sich die Prozessparameter auf den Schleifkraftverlauf auswirken. Darüber hinaus wurde die Nachgiebigkeit des Analogieversuchsaufbaus bestimmt. Basierend auf den Kraftmessungen und der ermittelten Nachgiebigkeit wurde ein Modell für die Schleifkraft im Analogieversuch abgeleitet. 
Zuletzt wurde das entwickelte Schleifkraftmodell auf das Tauchschleifen von Kegelrädern übertragen und in das numerische Simulationsmodell integriert. Auf diese Weise wurde eine lokal und zeitlich aufgelöste Schleifkraftvorhersage ermöglicht. Anschließend wurde überprüft, ob das Schleifkraftmodell für verschiedene Prozessparameter gültig ist. Es konnte gezeigt werden, dass das Modell den Verlauf der Schleifkraft für verschiedene Schnitt- und Tauchvorschubgeschwindigkeiten mit guter Genauigkeit vorhersagen kann.

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Autor Solf, Mareike
Gewicht 0.228 kg
Erscheinungsdatum 13.09.2022
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Technologie der Fertigungsverfahren

Solf, Mareike

Modellierung der Schleifkraft beim Kegelradschleifen

ISBN: 978-3-98555-106-4
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Kurzbeschreibung

Das Kegelradschleifen ist ein etablierter Prozess zur Fertigung hochgenauer Kegelräder. Eine wissensbasierte Auslegung von Schleifprozessen kann mithilfe der Schleifkraft erfolgen, weil diese eine direkte Korrelation mit der Belastung von Werkstück und Werkzeug aufweist. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher ein Modell entwickelt, mit dem die Schleifkraft beim Kegelradschleifen in Abhängigkeit von den Prozessparametern und den daraus resultierenden Spanungskenngrößen berechnet werden kann.

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