Tool wear development in gear skiving process of quenched and tempered internal gears = Entwicklung des Werkzeugverschleißes beim Wälzschälen von vergüteten Innenverzahnungen

Das Wälzschälen ist ein hochproduktives Bearbeitungsverfahren, insbesondere für die Herstellung von hochfesten Innenverzahnungen, wie sie für elektrische Hochleistungsantriebe benötigt werden. Die komplexe Prozesskinematik verursacht jedoch starke Schwankungen der lokal wirksamen Prozesskenngrößen während des Werkzeugeingriffs, sodass insbesondere an das Werkzeug hohe Anforderungen gestellt werden, um eine hohe Standzeit bei geforderter Werkstückqualität zu erreichen. Diese Anforderungen werden bei der Zerspanung von vergüteten Werkstoffen aus dem Vollen noch weiter verstärkt.
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In der vorliegenden Studie wird der Einfluss verschiedener Schlüsselfaktoren auf die Entwicklung des Werkzeugverschleißes beim Wälzschälen quantifiziert. In mehreren Versuchen werden die Schnittgeschwindigkeit, die Werkstückzugfestigkeit, die Kühlschmierstrategie und die Schnittstrategie variiert, um die Werkzeugstandzeit zu optimieren. Dazu werden Einzelzahnversuche an vergüteten Innenverzahnungen aus 31CrMoV9 (AISI 4340) durchgeführt und die Entwicklung der Verschleißmarkenbreite der Werkzeuge untersucht. Zudem wird das Werkstück hinsichtlich der gefertigten Oberflächenqualität bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass verschiedene Faktorenkombinationen unterschiedliche Auswirkungen auf das Verschleißverhalten der Werkzeuge und damit auf die Standzeit haben können. Die vorgestellten Korrelationen geben Empfehlungen für die praktische Anwendung und tragen zu einem tieferen Prozessverständnis bei.

Gear skiving is a highly productive machining process, especially for manufacturing of high strength internal gears as required for high performance electric drive trains. However, the complex process kinematics cause intense variations of the effective cutting parameters during tool engagement. Thus, particularly the tool must meet high requirements to achieve long tool life at required workpiece quality. These requirements are amplified even more when machining quenched and tempered materials from the massive blank.

In the presented study, the influence of various key factors on the tool wear development in gear skiving process are quantified. ... mehrIn several tests, the cutting speed, workpiece tensile strength, cooling lubricant strategy, as well as the cutting strategy are varied in order to optimize tool life. Therefore, single-tooth tests on quenched and tempered internal gears from 31CrMoV9 (AISI 4340) steel are conducted and wear flank land width evolution of the tools is examined. In addition, the workpiece is evaluated with regard to surface quality. Results reveal that different factor level combinations can have various effects on tool wear characteristics and therefore on tool life. The correlations presented provide recommendations for practical application and contribute to deeper process understanding.