Wälzschälen
Effiziente Simulation und Auslegung wälzgeschälter Verzahnungen
Die Verzahnungsgeometrie beim Wälzschälen entsteht durch eine räumliche Hüllkurve. Daher muss die Geometrie simulationsbasiert abgebildet werden. Nur so lassen sich kostspielige Fehler durch ungeeignete Werkzeuge oder Abweichungen in der Verzahnungsgeometrie frühzeitig vermeiden.
Wälzschälen in der FVA-Workbench
Wälzschälen ist ein kontinuierliches Hochleistungsverfahren zur Herstellung von Innen- und Außenverzahnungen. Die Kinematik basiert auf einem Schraubradgetriebe: Werkzeug und Werkstück sind über einen Achskreuzwinkel zueinander verkippt und wälzen miteinander ab.
Das Fertigungsverfahren zur Profilerzeugung von Stirnrädern wurde hierfür in der FVA-Workbench vollständig abgebildet. Die Konfiguration erfolgt durch den neuen Werkzeugtyp „Wälzschäler”. Auf Basis der erzeugten Verzahnungsgeometrien lassen sich sowohl Flanken- und Fußtragfähigkeiten nach Norm als auch lokale 3D-Kontaktanalyse berechnen.
Damit schafft die FVA-Workbench die Grundlage für eine effiziente Auslegung von Verzahnung und Werkzeug. Gleichzeitig können Prozessänderungen, beispielsweise durch Nachschleifen des Werkzeugs, schnell und zuverlässig bewertet werden.
Ihr Nutzen auf einen Blick:
- Einfaches und effizientes Werkzeugdesign
- Bestimmung von Abweichungen zwischen Soll- und Ist-Geometrie
- Automatische Berücksichtigung ISO 6336 sowie lokaler Berechnungsverfahren
Wälzschälen ist ein kontinuierliches Hochleistungsverfahren zur Herstellung von Innen- und Außenverzahnungen. Die Kinematik basiert auf einem Schraubradgetriebe: Werkzeug und Werkstück sind über einen Achskreuzwinkel zueinander verkippt und wälzen miteinander ab.
Mit dem Werkzeugtyp „Wälzschäler“ bildet die FVA-Workbench den vollständigen Herstellprozess simulationsbasiert ab. Dadurch können reale Herstellbedingungen bereits in der Auslegung berücksichtigt und Abweichungen zwischen Soll- und Ist-Geometrie frühzeitig erkannt werden.
(1) Die Hüllschnitte des Herstellprozesses sowie die daraus resultierende Ist-Kontur werden dargestellt. Die Abweichungen auf der Evolvente und im Zahnfußbereich werden sowohl für die linke als auch für die rechte Flanke angezeigt.
(2) Darstellung der sich aus den Nutzervorgaben ergebenden Wälzschälerkontur.
Simulation der realen Verzahnungsgeometrie
Das Soll-Profil einer wälzgeschälten Verzahnung wird durch Kopfkreis, Fußkreis und Zahnfußausrundungsradius definiert. Das tatsächliche Ist-Profil entsteht aus der Kinematik des Wälzschälprozesses. Aus der Differenz zwischen Soll- und Ist-Geometrie ergeben sich Herstellabweichungen, die direkt in der lokalen Lastverteilungsberechnung berücksichtigt werden können.
Zur Bestimmung des Ist-Profils werden alle relevanten Werkzeugdaten im Werkzeugtyp „Wälzschäler“ definiert. Zusätzlich visualisiert die FVA-Workbench die Hüllschnitte des Herstellprozesses sowie die daraus resultierende Ist-Kontur. Abweichungen auf Evolvente und Zahnfuß werden dabei für beide Flanken transparent dargestellt.
Bild: WZL RWTH Aachen
Analyse und Auslegung
Auf Basis der erzeugten Verzahnungsgeometrien lassen sich:
Flanken- und Fußtragfähigkeiten nach Norm berechnen
lokale 3D-Kontaktanalysen durchführen
Herstellabweichungen bewerten
Werkzeug- und Prozessänderungen effizient analysieren
Damit unterstützt die FVA-Workbench eine zuverlässige und effiziente Auslegung von Verzahnung, Werkzeug und Fertigungsprozess.