DVS Gruppe

PRÄWEMA Innovationsreport:

"Vario Cross Honing" für hochfeine verzahnungsoberflächen

PRÄWEMA Antriebstechnik: "Vario Cross Honing" für hochfeine Verzahnungsoberflächen

Die Anforderungen der Fahrzeugindustrie an die Verzahnungsqualität von Getriebe-Komponenten haben in den letzten Jahren kontinuierlich zugenommen. Die Reduzierung von Geräuschemissionen im Getriebe, ein geringerer Verschleiß der Bauteile und eine präzisere Kraftübertragung begründen dieses Bestreben. Ein weiterer Aspekt, der immer mehr Relevanz erhält, ist die Minimierung von Panschverlusten und das übergeordnete Ziel dadurch weiteren Kraftstoff einzusparen. Als Markt- und Technologieführer für das Leistungshonen hat die PRÄWEMA Antriebstechnik ein neues Verfahren entwickelt, dass noch feinere Bearbeitungsergebnisse verspricht.

Betrachtet man die Entwicklung der Technologie des Leistungshonens innerhalb der letzten Jahre, kristallisieren sich verschiedene Entwicklungsstufen heraus, die für die den Erfolg der Technologie maßgeblich waren.

Ein erster großer Meilenstein war die Entwicklung neuer Keramiken für das Honwerkzeug mit der die Grundlage für die Wettbewerbsfähigkeit aufgrund niedriger Werkzeugkosten gelegt wurde. Kurz darauf führte PRÄWEMA eine SynchroFine-Honmaschine mit zwei Spindeln, den sogenannten Doppelspindler ein. Dies führte zu einer Taktzeitreduzierung um mehr als 10 Sekunden auf nur noch 16 Sekunden pro Bauteil und ließ die Stückkosten weiter sinken. In Sachen Verzahnungsqualität trug die Entwicklung des VarioSpeedDresser®, kurz VSD, entscheidend zu den heutigen hochgenauen Bearbeitungsergebnissen im Bereich Rz 1,5 μm bei. Die definierte PKD-beschichtete Schneide des VSD-Abrichtwerkzeugs hat verglichen zu konventionellen Diamant-Abrichtern den Vorteil, dass neben einer höheren Präzision beim Abrichten zudem gezielte Korrekturen an der Verzahnungsgeometrie eingebracht werden können, ohne ein neues Abrichtwerkzeug fertigen zu müssen. Darin eingeschlossen sind alle Breitenkorrekturen wie Balligkeit, Konizität und gezielte Verschränkung. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit den fH-Wert gezielt korrigieren zu können.

Rz <1 μm wird gefordert

Die Bedeutung dieser Entwicklungsfortschritte spiegelt sich bis heute in der stetig steigenden Nachfrage der weltweiten Fahrzeugindustrie nach Leistungshonmaschinen von PRÄWEMA wieder. Gleichermaßen gestiegen sind auch die Erwartungen und Anforderungen der Industrie an die Bearbeitungsergebnisse mit dem Hintergrund die Reibungsverluste sowie den Verschleiß der Zahnradpaare im Getriebe zu minimieren. Zudem strebt man nach einer Reduzierung der Panschverluste. Um diese Ziele zu erreichen stellt die Industrie die Anforderung, dass sich der Rauhigkeitswert (Rz) der Zahnflankenoberfläche unterhalb der 1 μm einpendelt.

Es liegt nahe, der Korngröße einen signifikanten Einfluß auf die Oberflächenrauhigkeit zuzuschreiben. Daher wurden im Hause PRÄWEMA Versuche mit Honringen verschiedener Korngrößen durchgeführt. Die Honparameter sowie die Abrichtparameter wurden dabei nicht verändert. Die Ergebnisse waren sehr enttäuschend. Der Einsatz feineren Schleifkorns brachte keinerlei Verbesserung der Oberflächenrauhigkeit mit sich. Es war jedoch festzustellen, dass mit dem feinen Korn ein erhöhter Bearbeitungsdruck sowie ein verringerter Abrichtzyklus einhergingen. Deshalb wurden weitere Entwicklungen auf diesem Gebiet vorerst zurückgestellt.

Die weitere Vorgehensweise zur Reduzierung des Rz-Wertes umfasste im ersten Schritt unterschiedliche Abrichtparameter. Dies führte jedoch ebenfalls zu keinem nennenswerten Erfolg. Allerdings erkannten die Entwickler bei PRÄWEMA, dass die im Mittel erreichten Rz-Werte um 1,5 μm durch optimales Abrichten mit dem VarioSpeedDresser® von der Topologie der Honringverzahnung abgebildet werden (Schleif- bzw. Honspuren der Schneidkörner am Werkstück). Das Ziel konnte nun genauer definiert werden. Um die Rauhigkeitswerte weiter zu verbessern, galt es einen Weg zu finden, wie man die auftretenden Bearbeitungsriefen in der Oberfläche „verwischen“ kann.

OszillierendeS Verfahren führt zum Erfolg

Intensive Versuche mit oszillierenden Bewegungen brachten letztendlich den entscheidenden Entwicklungsfortschritt. Daraus entstand das spezielle Oszillationsverfahren mit der Bezeichnung VarioCrossHoning, durch das der Rz-Wert auf ca. 1 μm gesenkt werden konnte. Mit dem neuen Verfahren muss jedoch ein Nachteil in Kauf genommen werden. Aufgrund der zusätzlichen Oszillationsbewegung verlängert sich die Ausfeuerzeit. Deshalb ist im aktuellen Entwicklungsstadium des VarioCrossHoning derzeit noch mit einer zusätzlichen Bearbeitungszeit von 4-5 Sekunden zu rechnen. Ein Manko, dem man bei PRÄWEMA mit weiterer Entwicklungsarbeit entgegenwirken wird.

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