Untersuchung und Optimierung der spanenden Fertigung von Verzahnungen mit profilunabhängigen Scheibenwerkzeugen
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart
Institut für Werkzeugmaschinen
2016
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| Schriftenreihe: | Berichte aus dem Institut für Werkzeugmaschinen. Konstruktion und Fertigung
Band 59 |
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Inhaltverzeichnis
Inhaltverzeichnis
0 Zeichen, Einheiten, Benennungen IX
1 Einleitung 1
2 Stand der Technik 3
2 1 Verzahnungen, ihre Aufgaben und Einteilung 3
22V erzahnverfahren 6
221 Spanen mit profilabhängigen Werkzeugen 6
222 Spanen mit profilunabhängigen Werkzeugen 8
223 Vor- und Nachteile der Verzahnverfahren 9
2 3 Untersuchungen der spanenden Fertigung von Verzahnungen 14
2 4 Eingangsgrößen, Wirkkriterien, Arbeitsergebnis beim Verzahnen und ihre
Zusammenhänge 15
242 Eingangsgrößen 15
2421 Systemgrößen 15
2422 Stellgrößen 17
243 Wirkkriterien 17
2431 Verfahrenskenngrößen 17
2432 Störgrößen 19
244 Arbeitsergebnis beim Verzahnen 19
2441 Technologische Charakteristiken 19
2442 Wirtschaftliche Charakteristiken 20
2443 Ökologische Charakteristiken 20
2 5 Optimierung von Fertigungsverfahren 20
2 6 Fazit 23
3 Zielsetzung und Aufgabenstellung 24
4 Verallgemeinerte Formgebungskinematik des Verzahnens mit
Scheibenwerkzeugen 27
4 1 Analyse der bekannten Fertigungsverfahren von Verzahnungen mit
Scheibenwerkzeugen 27
411 Relativbewegungen des Werkzeugs und Werkstücks 27
Inhaltverzeichnis
VII
412 Methode zur Umsetzung der Formgebungskinematik 33
4 2 Entwicklung einer verallgemeinerten Formgebungskinematik 34
4 3 Fazit 35
5 Theoretische Untersuchungen der Formgebung von Verzahnungen mit
Scheibenfräsern 36
5 1 Entwicklung eines mathematischen Modells der Formgebung 36
511 Mathematische Beschreibung der Werkzeugmaschinenkinematik 36
512 Mathematische Beschreibung der Werkzeuggeometrie 38
513 Mathematische Beschreibung der Werkstückgeometrie 39
514 Verallgemeinertes mathematisches Modell der Formgebung 42
5 2 Mathematische Simulation des Formgebungsprozesses 43
521 Kinematische Charakteristiken des Verzahnens 43
522 Zeitspanungsvolumen 53
523 Stückzeit 60
5 3 Softwareprogramm zur NC-Code-Erzeugung 65
5 4 Fazit 67
6 Experimentelle Untersuchungen der Fertigung von Verzahnungen mit
Scheibenfräsern 68
6 1 Versuchsaufbau und -durchführung 68
611 Versuchsmaschine 68
612 Messkette zur Erfassung von Kraftcharakteristiken 69
613 Werkstücke und -Stoffe 70
614 Versuchswerkzeuge 71
615 Versuchsdurchführung 72
6 2 Dynamische Charakteristiken des Bearbeitungsprozesses 74
621 Bearbeitung unterschiedlicher Werkstoffe 79
622 Erzeugung unterschiedlicher Verzahnungsprofile 80
623 Abhängigkeit von Schnittparametern 81
6231 Schnittgeschwindigkeit 83
6232V orschubgeschwindigkeiten 83
624 Einsatz unterschiedlicher Strategien des Materialabtrags 83
6 3 Technisch-wirtschaftliche Charakteristiken des Bearbeitungsprozesses 86
VIII
Inhaltverzeichnis
631 Oberflächengüte 86
632 Oberflächengenauigkeit 91
633 Werkzeugverschleiß 95
6 4 Fazit 98
7 Planung und Optimierung des Bearbeitungsprozesses 99
7 1 Eruierung von Optimierungsansätzen 99
711 Beseitigung des starken Anstiegs der Zerspankraft 101
7111 Vorbearbeitung der Zahnlücke 101
7112 Variation der Prozessparameter 104
712 Beseitigung des Unterschieds zwischen den beim Ein- und Auslauf des
Werkzeugs entstehenden Kräften 110
7121 Veränderung der Bearbeitungsstrategie 111
7122 Veränderung der Schneidengeometrie des Werkzeugs 113
7 2 Konzept zur Prozessplanung und -Optimierung 114
721 Zielfunktion 115
722 Optimierungsparameter 118
723 Restriktionen 119
7 3 Softwaresystem zur Prozessplanung und -Optimierung 122
7 4 Rechnerunterstützte Prozessplanung und -Optimierung 123
741 Kraftcharakteristiken des optimierten Bearbeitungsprozesses 126
742 Oberflächenrauheit und -genauigkeit 127
744 Werkzeugverschleiß 128
7 5 Fazit 130
8 Wirtschaftlichkeitsbewertung 131
8 1 Vergleich von Fertigungskosten bei unterschiedlichen Verzahnverfahren 131
8 2 Fazit 136
9 Zusammenfassung und Ausblick 138
9 1 Zusammenfassung 138
9 2 Ausblick 140
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