DE102015224644A1

DE102015224644A1 - Kugelgestrahlte Zahnflanken

Info

Publication number: DE102015224644A1
Application number: DE102015224644.2A
Authority: DE
Inventors: Dirk Leimann
Original assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2017-06-14
Also published as: WO2017097531A1

Abstract

Verfahren zu Herstellung eines Zahnrads; wobei das Zahnrad mindestens einen Zahn mit mindestens einer Zahnflanke aufweist; und wobei mindestens ein Teil der Zahnflanke verfestigungsgestrahlt (103) wird. Mindestens der Teil der Zahnflanke wird nach dem Verfestigungsstrahlen (103) mit geometrisch unbestimmter Schneide zerspant (105).

Description

Die Erfindung betriff ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnrads nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus dem Stand der Technik, etwa aus dem FVA Informationsblatt zum Forschungsvorhaben Nr. 185, ist bekannt, dass sich die Zahnflankentragfähigkeit einsatzgehärteter Zylinderräder durch Kugelstrahlen erhöhen lässt. Verantwortlich hierfür sind durch die Strahlbehandlung vergrößerte Druckeigenspannungen der Zahnflanken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Standfestigkeit von Zahnrädern zu verbessern. Insbesondere soll die Zahnflankentragfähigkeit einsatzgehärteter Zahnräder, deren Zahnflanken kugelgestrahlt wurden, weiter erhöht werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Verfahren dient der Herstellung eines Zahnrads, das mindestens einen Zahn mit mindestens einer Zahnflanke aufweist.
Unter einer Zahnflanke eines ersten Zahnrads ist allgemein eine Wirkfläche eines Zahns dieses Zahnrads, d.h. eine Fläche, die ausgebildet ist, mit einer Zahnflanke eines zweiten Zahnrads, dass mit dem ersten Zahnrad kämmt, in Kontakt zu kommen, so dass über den Kontakt der Zahnflanken ein Drehmoment zwischen den Zahnrädern übertragen wird.
Mindestens ein Teil der Zahnflanke wird verfestigungsgestrahlt. Der Verfahrensschritt des Verfestigungsstrahlens wird auch Kugelstrahlen oder Kugelstrahlverfestigen (Shot Peening) genannt. Verfestigungsstrahlen gehört zu den in der Norm DIN 8200 definierten Strahlverfahren. Im Unterschied zu anderen Strahlverfahren ist das Verfestigungsstrahlen nicht abrasiv.
Vorliegend kommt ein Strahlgut mit einem Strahlkorndurchmesser von etwa 0,3 bis 0,8 mm, bevorzugt 0,6 mm zum Einsatz. Die Oberfläche der einzelnen Strahlkörner ist abgerundet und weist keine Ecken oder Kanten auf. Dadurch kommt es zu einer plastischen Verformung der Oberfläche des Verfestigungsgestrahlten Teils der Zahnflanke
Wird nach dem Verfestigungsstrahlen keine weitere Oberflächenbearbeitung vorgenommen, treten Auskohlungen und Graufleckigkeit, auch Micropitting genannt, auf. Erfindungsgemäß wird dies verhindert, in dem nach dem Verfestigungsstrahlen in einem weiteren Verfahrensschritt mindestens der Verfestigungsgestrahlte Teil der Zahnflanke mit geometrisch unbestimmter Schneide zerspant wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird mindestens der verfestigungsgestrahlte Teil der Zahnflanke nach dem Verfestigungsstrahlen gleitgeschliffen. Der Verfahrensschritt des Gleitschleifens wird auch Gleitspanen genannt. Gleitschleifen bzw. Gleitspanen ist in der Norm DIN 8589 definiert.
In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung wird der Verfestigungsgestrahlte Teil der Zahnflanke vor dem Verfestigungsstrahlen einsatzgehärtet. Mit Einsatzhärten werden die drei Verfahrensschritte Aufkohlen, Härten und Anlassen zusammengefasst.
Das Zahnrad wird aus einem Rohling bzw. Halbzeug hergestellt. Dies geschieht in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung vor dem Verfestigungsstrahlen. In dem übergeordneten Verfahrensschritt der Herstellung des Zahnrads aus dem Rohling wird die Geometrie des Zahnrads vollständig angelegt. Sämtliche Verfahrensschritte, die der Ausformung der Geometrie des Zahnrads dienen, gehören also zu diesem Verfahrensschritt. Die Verzahnungsgeometrie und insbesondere die Verzahnungsfeingeometrie des Zahnrads werden bereits vor dem Verfestigungsstrahlen gefertigt. Zur Herstellung des Zahnrads aus dem Rohling kommen bekannte, zur Herstellung von Zahnrädern gebräuchliche Fertigungsverfahren zum Einsatz, etwa Wälzhobeln, Abwälzfräsen, Profilfräsen, Wälzstoßen, Wälzschälen, Profilräumen, Schaben, Freiformfräsen / 5-Achs-Fräsen, Wälz- oder Profilschleifen, Honen und/oder Läppen.
Wird der verfestigungsgestrahlte Teil der Zahnflanke zuvor einsatzgehärtet, so erfolgt auch die Einsatzhärtung, nach dem Verfahrensschritt der Herstellung des Zahnrads aus dem Rohling.
Das wie oben beschrieben hergestellte Zahnrad eignet sich besonders zur Verwendung in einem Getriebe einer Windkraftanlage, etwa einer Windkraftanlage mit einer Nennleistung von mehr als 3 MW. Auch Getriebe von Windkraftanlagen mit Nennleistungen von mehr als 5 MW oder mehr als 8 MW lassen sich vorteilhafterweise mit derartigen Zahnrädern bestücken.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:
1 Schritte zur Herstellung eines Zahnrads.
Das in 1 dargestellte Verfahren umfasst die Verfahrensschritte Herstellen 101 des Zahnrads aus einem Rohling, Verfestigungsstrahlen 103 der Zahnflanken des Zahnrads und Gleitschleifen 105 der Zahnflanken.
Bezugszeichenliste

101: Herstellen aus einem Rohling
103: Verfestigungsstrahlen
105: Gleitschleifen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm DIN 8200 [0007]
Norm DIN 8589 [0010]

Claims

Verfahren zu Herstellung eines Zahnrads; wobei das Zahnrad mindestens einen Zahn mit mindestens einer Zahnflanke aufweist; und wobei mindestens ein Teil der Zahnflanke verfestigungsgestrahlt (103) wird; dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der Teil der Zahnflanke nach dem Verfestigungsstrahlen (103) mit geometrisch unbestimmter Schneide zerspant (105) wird.
Verfahren nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der Teil der Zahnflanke nach dem Verfestigungsstrahlen (103) gleitgeschliffen (105) wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der Teil der Zahnflanke vor dem Verfestigungsstrahlen (103) einsatzgehärtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad vor dem Verfestigungsstrahlen (103) aus einem Rohling hergestellt (101) wird.
Verwendung eines mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellten Zahnrads in einem Getriebe einer Windkraftanlage.