Zahnradbearbeitungsdienstleistungen: Der ultimative Leitfaden zur kundenspezifischen Zahnradfertigung und zur Auswahl des optimalen Verfahrens

Die Bearbeitung von Zahnrädern ist obligatorisch und kann ebenfalls zu Spannungen führen. Unnötige Bearbeitung kann den Geräuschpegel der Zahnräder erhöhen, die Transporteffizienz um 20 % verringern und die Lebensdauer um über 50 % reduzieren. Dies kann in bis zu 30 % der Projekte zum Scheitern führen, da keine datengestützten Handlungsanweisungen vorliegen.

Unsere Lösung behebt das genannte Problem gezielt. Basierend auf 15 Jahren Daten aus der LS Manufacturing-Datenbank und der Auswertung von 3.000 Messwerten für die sieben Prozesse ermitteln wir den Einfluss der Dauerfestigkeit und des Oberflächenbearbeitungsprozesses. Die von unserem Unternehmen angewandte Methode erzielt dabei selbstverständlich stets eine Übertragungseffizienz von über 98,5 % für unsere Kunden.

Kurzübersichtstabelle: Zahnradbearbeitungsdienstleistungen

Im Hinblick auf den Getriebeprozess wird das Problem gelöst, indem die Dateneingabe sichergestellt wird, da sie zuvor eher auf Schätzungen beruhte. Unter Berücksichtigung Ihrer individuellen Spezifikationen hinsichtlich Belastung, Genauigkeit, Menge und weiterer Parameter liefert Ihnen unsere patentierte Software die optimalen Prozessparameter. Dies garantiert Ihnen verifizierte Leistungskennzahlen, wie beispielsweise Wirkungsgrade von über 98,5 % .

Warum Sie diesem Leitfaden vertrauen sollten? Praktische Erfahrungen von LS Manufacturing-Experten

Es genügt zu sagen, dass man im Internet unzählige Geschichten über die Bearbeitung von Zahnrädern findet. Die Stärke unseres Leitfadens liegt jedoch darin, dass wir keine Theoretiker auf diesem Gebiet sind, sondern Experten, die sich der Schwierigkeiten bei der Bearbeitung von Legierungen, der Mikrometertoleranz und der Zahnradgeometrien bewusst sind.

Tatsächlich verstehen wir die Prozesse nicht nur, wir verlassen uns darauf. Die von uns für die Luft- und Raumfahrtindustrie gefertigten Getriebe müssen fehlerfrei sein. Die von uns für den Automobilantriebsmarkt gelieferten Komponenten werden unter extremen Bedingungen auf ihre Langlebigkeit getestet. Von sogenannten kritischen Getrieben wird erwartet, dass sie über viele Jahre einwandfrei funktionieren.

Seit über 15 Jahren fertigen wir präzise Zahnräder durch den Einsatz modernster Methoden und Technologien. Wir nutzen NIST-Materialdaten und additive Fertigungsverfahren (AM) wann immer möglich in unserem Konstruktionsprozess. Dank unseres fundierten wissenschaftlichen Wissens können wir die Funktionalität jedes einzelnen Zahnrads gewährleisten.

Abbildung 1: Präzisionsverzahnung in einer hochmodernen Industrieanlage von LS Manufacturing

Wie kann die kundenspezifische Zahnradfertigung durch Prozessoptimierung einen Wirkungsgrad von 98,5 % erreichen?

Um einen extrem hohen Wirkungsgrad der Getriebeübersetzung zu erreichen, ist es erforderlich, über Standardprozesse hinauszugehen und spezifische Verlustmechanismen systematisch zu berücksichtigen. Dieses Dokument beschreibt detailliert, wie die gezielte kundenspezifische Zahnradfertigung die komplexen Herausforderungen von Profilverzerrung, Eingriffsreibung und lastbedingter Verformung bewältigt.

Kern-Oberflächen-Gradiententechnik für Ermüdung und Effizienz

Traditionell ist dies aufgrund der vollständigen Härtung prinzipiell durch die Einsatzmöglichkeiten begrenzt. Der Vorteil unserer Technologie liegt darin, dass die kontrollierte Aufkohlung einen Strukturgradienten erzeugt, der die Vorteile einer Oberflächenstruktur mit einer Härte von HRC 58–62 mit einem robusten Kern von HRC 30–35 vereint. Der Mechanismus basiert auf der Präzisionsbearbeitung von Zahnrädern und verhindert plastische Verformung unter Last.

Prädiktive Modellierung zur Kontrolle von Verformungen bei der Wärmebehandlung

Unregelmäßige Verformungen nach der Wärmebehandlung lassen Zweifel an der Genauigkeit aufkommen. Die Richtung der Verformung wird im Vorfeld mithilfe unserer hauseigenen Simulationssoftware modelliert, die auf Basis unserer Materialdatenbanken skaliert wird. Präventive Korrekturen werden bereits im Weichbearbeitungsschritt vorgenommen, um sicherzustellen, dass der fertige, hartgeformte Zahnradrohling innerhalb eines bestimmten Abweichungsbereichs genau ist.

Strategische Mikrogeometrie-Optimierung durch Schleifen

Eine perfekte Nominalgeometrie reicht für dynamische Effizienz nicht aus. Unser letzter Schleifschritt beinhaltet daher gezielte Mikrogeometrie-Modifikationen. Wir bringen eine kontrollierte Balligkeit von 0,008–0,015 mm an der Zahnflanke auf. Diese bewusst herbeigeführte Unvollkommenheit gewährleistet eine optimale Anpassung der Kontaktflächen unter Betriebsbelastung, wodurch Kantenbelastungen minimiert und Reibungsverluste drastisch reduziert werden. Dies ist der letzte entscheidende Schritt unserer Lösungen für die Zahnradbearbeitung .

Validierung durch instrumentierte Prüfungen

Die theoretischen Werte müssen durch praktische Erfahrung bestätigt werden. Jede Familie kritischer Getriebe wurde auf den Prüfständen hinsichtlich ihrer Lastcharakteristika (Getriebeverluste, Temperaturanstieg und Schutzarten) getestet. Der Nennwirkungsgrad von 98,7 % für den Einsatz in Windkraftanlagen ist kein theoretischer Wert oder eine Prognose; er wurde nachgewiesen.

Dieses Memorandum beschreibt einen deterministischen Ansatz mit hoher Effizienz. Es ist möglich, die bestmögliche Leistung zu erzielen, die nicht auf allgemeinen Fähigkeiten, sondern auf einer gestaffelten Reihe spezifischer Verfahren für die Interferometrie basiert, von der Modellentwicklung bis zur validierten Oberflächengüte. Dies ist integraler Bestandteil unserer Expertise in diesem Bereich.

Wie wählt man die optimale Zahnradbearbeitung basierend auf Drehmoment- und Lebensdaueranforderungen aus?

Die Wahl des Zahnradbearbeitungsverfahrens ist von größter Wichtigkeit. Um die geeigneten Zahnradfertigungsverfahren unter Berücksichtigung der spezifischen Anforderungen an Belastung und Lebensdauer zu ermitteln, müssen datenbasierte Verfahren eingesetzt werden, die das gesamte Leistungsspektrum von Zahnrädern abdecken.

Um diesen Ansatz zu verfolgen, muss ein zentraler Betriebsfaktor quantifiziert werden; dies kann beispielsweise Drehmoment, Geschwindigkeit oder ein Lebenszyklusziel sein. Es handelt sich um eine Matrix, die eine Reihe von Anforderungen mit bewährten Prozessen zur Behebung eines wichtigen Ausfallmechanismus verknüpft. Dieser notwendige Prozess macht die Anforderungen vorhersagbar.

Wie lässt sich bei Präzisionszahnprofilen eine Genauigkeit und Stabilität im Mikrometerbereich erreichen?

Eine im Mikrometerbereich angestrebte Präzision der Zahnräder, die bei einem solchen Produktionsvolumen erreicht oder zumindest deutlich aufrechterhalten werden muss, ist eher eine systemweite als eine maschinenbezogene Aufgabe. Daher bedarf es einer geeigneten Steuerungsumgebung, die Faktoren wie Temperatur, Werkzeuge und Messtechnik berücksichtigt, um Stabilität zu gewährleisten.

Umwelt- und grundlegende Prozesskontrolle

1. Thermische Stabilität: In der temperaturkontrollierten Werkstatt , in der die Temperatur innerhalb von 20°±1°C schwankt, wird die thermische Drift, die die Hauptursache für Abweichungen von den erforderlichen Abmessungen bei Maschinenteilen und Werkstücken ist, eliminiert.
2. Fortschrittliche Bearbeitungsplattform: Der Einsatz moderner CNC-Zahnradbearbeitungszentren mit linearen Skalen und Wärmemanagementsystemen trägt dazu bei, die erforderliche Positioniergenauigkeit bei der Bearbeitung zu erreichen.

Prozessbegleitende Verifizierung und geschlossene Rückkopplung

• Vor-Ort-Messtechnik: Dies ist wichtig, da es die Bereitstellung der Prüfeinrichtung vor Ort in Klingenberg ermöglicht. Die Endergebnisse des Inspektions- und Prüfprozesses bilden ein geschlossenes System.
• Echtzeit-SPC: Statistische Prozesskontrolldiagramme (SPC) werden verwendet, um Profile von Zähnen (fα) und Zuleitungen (fβ) mit einer entsprechenden Toleranz von ≤0,008 mm und ≤0,012 mm darzustellen.

Vorausschauendes Werkzeugmanagement und Oberflächenbearbeitung

1. Werkzeugstandzeitüberwachung: Eine Lösung kann auch anhand des tatsächlichen Werkzeugverschleißes anstatt der verstrichenen Laufzeit vorhersagen, wann Werkzeuge gewechselt werden müssen. Dies verhindert eine Verschlechterung der Oberflächengüte oder der Formgenauigkeit.
2. Deterministische Endbearbeitung: Die abschließenden Präzisionsbearbeitungsvorgänge für Zahnräder, wie Honen oder Schleifen, werden präzise auf Basis der gemessenen Geometrie vor der Endbearbeitung kalibriert, um konsistente Endergebnisse zu gewährleisten.

Dies wurde durch die Nutzung der aus der Stichprobenprüfung gewonnenen Genauigkeit zur Prozessgarantie ermöglicht. Bei unseren Zahnradbearbeitungsdienstleistungen haben wir sichergestellt, dass wir für kritische Merkmale wie das AGMA-12-Profil einen CPk-Wert von mindestens 1,67 erreichen, wie er von der Automobil- und Luftfahrtindustrie hinsichtlich der Bearbeitungsbereitschaft gefordert wird.

Wie gleichen Fertigungsmethoden für Zahnräder Kosten- und Leistungsunterschiede aus?

Um geeignete Fertigungsmethoden für Zahnräder zu ermitteln und so maximale Wirtschaftlichkeit und Leistung zu erzielen, ist ein Vergleich unerlässlich. Dieses Dokument präsentiert eine vergleichende Analyse für Ingenieure auf Basis der Fertigungsmengen, wobei Festigkeit, Präzision und Wirtschaftlichkeit angemessen berücksichtigt werden.

Der Auswahlprozess beginnt mit der Bestimmung folgender Kriterien: Art der nicht verhandelbaren Teile, Drehmoment oder Präzision sowie die jährlich zu produzierende Stückzahl. Beispielsweise deutet die Kombination aus hoher Produktionsmenge von mittelbelasteten Zahnrädern auf eine Fertigung mittels Pulvermetallurgie (P/M) hin, während die Kombination aus hochfesten Zahnrädern in geringeren Stückzahlen eine CNC-Fertigung nahelegt. Bei der Zahnradfertigung, insbesondere bei der Herstellung von kundenspezifischen Zahnrädern, ist der Einsatz verschiedener Verfahren, einschließlich Schmiedeverfahren mit finaler Toleranz, der richtige Ansatz.

Abbildung 2: Maßgefertigtes Stirnrad mit präzisionsgefertigten Metallzahnrädern von LS Manufacturing

Wie lassen sich mit 5-Achs-CNC-Zahnradbearbeitung komplexe Zahnprofile in einem Arbeitsgang realisieren?

Das herkömmliche Verfahren mit Spiralen erfordert mehrere Maschinenaufspannungen. Dies führt zu Überlappungen geometrischer Fehler und ineffizienten Prozessen. Die 5-Achs-CNC-Zahnradbearbeitung kann einen Zahn in einer einzigen Maschinenaufspannung herstellen.

Werkzeugvektorsteuerung für komplexe Geometrie

1. Kernherausforderung: Bei der Realisierung einer hochpräzisen Zahnradbearbeitung durch Zahnradmodifikation ist es besonders schwierig, den optimalen Schnittwinkel an der kontinuierlich gekrümmten Flanke beizubehalten.
2. Vorgeschlagene Lösung: In unserem Verfahren zur Erreichung der oben genannten Aufgabe nutzen wir die simultane 5-Achsen -Interpolation mit dynamischer Ausrichtung der Werkzeuge über die A/C-Achsen.
3. Praktische Demonstration: Bei einem spiralförmigen Kegelrad mit einem Schrägungswinkel von 35° ist sogar ein Standard-Schaftfräser in der Lage, diesem erfolgreich zu folgen.
4. Ergebnis und Vorteil: Dadurch wird die hochpräzise Bearbeitung von Zahnrädern mittels eines nicht standardmäßigen Wälzfräsers möglich.

Optimierter Werkzeugweg für Effizienz und Oberflächengüte

Die reine Leistungsfähigkeit reicht nicht aus; die Strategie bestimmt Kosten und Qualität. Das Schruppen mit trochoidalen Werkzeugwegen hält die Werkzeugbelastung konstant und schont so dünne Stege. Der Schlichtweg wird anschließend mit minimaler Zustellung berechnet, um direkt nach dem Fräsen eine Oberflächenrauheit von Ra 0,8 µm zu erzielen und die Gesamtzykluszeit um 40 % zu reduzieren.

Bearbeitung in einer Aufspannung für Mikrometergenauigkeit

Durch die Bearbeitung von Bohrung, Stirnflächen und Zahnform in einem einzigen Spannvorgang werden alle Merkmale von Natur aus konzentrisch. Dadurch werden die bei mehrstufigen Prozessen häufig auftretenden Nachspannfehler von >0,01 mm vermieden, die für die Rundlauftoleranzen von Bauteilen wie z. B. Roboter-RV-Getrieben kritisch sind.

Dies verdeutlicht, dass die Zahnradfertigung eine Herausforderung für die Entwicklung fortschrittlicher Prozesse darstellt. Unsere Zahnradbearbeitungsdienstleistungen umfassen einen deterministischen Ein-Aufspannungs-Prozess, der Ausrichtungsfehler vermeidet und durch seine kurze Bearbeitungszeit höchste Präzision im Bereich der Bewegungssteuerung gewährleistet.

Wie können hochpräzise Getriebeanpassungen strenge Sonderanforderungen erfüllen?

Die Standardverfahren sind in extremen Umgebungen, wie z. B. unter reduzierten oder sterilen Bedingungen oder bei der Arbeit mit korrosiven Medien, beispielsweise im Vakuum, nicht anwendbar . Dies wird berücksichtigt und umfasst eine umfassende, anwendungsspezifische Strategie, die Materialien, Prozesse und Validierung einschließt.

Vakuumaufkohlen für die Luft- und Raumfahrtintegrität

Die Leistungsfähigkeit von Zahnrädern in der Luft- und Raumfahrtindustrie wird durch das Aufkohlen in Standardatmosphäre maßgeblich durch interkristalline Oxidation beeinträchtigt. Wir setzen daher auf Vakuumaufkohlung. Dabei erfolgt die Aufkohlung in einer sauberen, sauerstofffreien Umgebung, um die Bildung harter, spröder Oxide an den Korngrenzen zu verhindern und die interkristalline Oxidation auf unter 0,003 mm zu begrenzen. So bleibt die Dauerfestigkeit des hochlegierten Stahls erhalten.

Elektropolieren für biomedizinische Reinheit

Eine saubere Oberfläche ist bei Zahnrädern für medizinische und lebensmitteltechnische Anwendungen unerlässlich, um die Anhaftung von Bakterien und die Bildung von Partikeln zu verhindern. Die präzise Bearbeitung unserer Zahnräder zur Erzielung einer optimalen Oberflächengüte wird durch einen kontrollierten Elektropolierprozess ergänzt. Dabei werden Mikrospitzen auf der Zahnradoberfläche durch anodische Auflösung entfernt, um eine spiegelglatte Oberfläche mit einer Rauheit von Ra 0,2 µm zu erreichen.

Entwicklung mit geschlossenem Regelkreis für definierte Extremfälle

Dies ist das Ergebnis eines geschlossenen Kreislaufs: Wir beginnen mit der Materialauswahl, basierend auf den Umgebungsbedingungen, denen das Material ausgesetzt sein wird. Anschließend entwickeln wir Bearbeitungslösungen für die Zahnräder , um die gewünschte Form ohne schädliche Oberflächenspannungen zu erreichen. Abschließend führen wir umweltbezogene Tests durch, um dies zu belegen.

Diese Spezifikation liefert eine deterministische Philosophie für die Zahnradmodifikation. Hochpräzise Zahnradanpassung bedeutet dabei mehr als nur Toleranz. Von der spezialisierten Materialbearbeitung bis hin zu bewährten Endbearbeitungsschritten wird eine Reihe von Schritten durchgeführt, um Zuverlässigkeit dort zu gewährleisten, wo Serienzahnräder mit Sicherheit ausfallen.

Abbildung 3: Ein Zahnstangenwerkzeug formt ein Zahnradwerkstück während der industriellen Fertigung durch LS Manufacturing

Wie können Zahnradbearbeitungslösungen durch integrierte Dienstleistungen Projektrisiken reduzieren?

Das Problem besteht darin, dass das Risiko in den Unterschieden zwischen Konstruktion, Prozess und Produktion bei der Fertigung von Projektzahnradkomponenten verankert ist. Unabhängige Risikomanagementstrategien sind mit hohen Kosten und einer abwartenden Haltung verbunden. Die Komplettlösungen für die Zahnradbearbeitung fördern hingegen eine risikomindernde Strategie durch einen transparenten und reibungslosen Prozess ohne Unterbrechungen.

Vorgelagerte Designvalidierung zur Leistungssicherung

Unser Prozess beginnt mit der analytischen Validierung der Zahnradverzahnungssimulation für Ihre spezifischen Lastbedingungen mithilfe der Simulationssoftware KISSsoft. Bevor wir die für die kundenspezifische Zahnradfertigung notwendigen Werkzeuge erstellen, validieren wir aktiv, um potenzielle Schwachstellen an solch kritischen Stellen zu vermeiden.

Prozesssimulation zur Vorhersage und Kompensation

Ein wesentliches Produktionsrisiko ist der Verzug nach der Wärmebehandlung. Wir simulieren den Aufkohlungs- und Abschreckprozess mithilfe der FEA-Software Deform. Das Modell berechnet die Verzugsvektoren und ermöglicht so die Programmierung einer kompensatorischen Vorverformung in der Weichbearbeitungsphase. Diese vorausschauende Korrektur ist entscheidend für die Erreichung der endgültigen Form und einer Erstausbeute von 99,3 % .

Inline-Messtechnik für die Regelungstechnik

Die Endkontrolle dient als Prüfpunkt, nicht als Kontrollpunkt. Die integrierten Dienstleistungen im Bereich der Zahnradbearbeitung umfassen die Prozessverifizierung an Zahnradmesszentren im Rahmen der Erstmusterprüfung. Diese verifiziert die Maße und generiert Prozesskontrolldaten für die gesamte Produktionscharge. Dadurch wird ein geschlossener Regelkreis geschaffen, der die Produktionskonsistenz sicherstellt und Abweichungen verhindert.

Dieser integrierte Ansatz macht den gesamten Fertigungsprozess vorhersehbar und kontrolliert, anstatt ihn nur als eine Reihe unbestimmter Verfahren zu betrachten. Dadurch lassen sich ganze Produktentwicklungszyklen verkürzen und die erfolgreiche Freigabe von Bauteilen für die Fertigung sicherstellen, indem mithilfe von Software und Prozesssimulation alle potenziellen Fehlerquellen frühzeitig erkannt und behoben werden, bevor sie die Fertigung erreichen. So werden die kostspieligsten Risiken wie Neukonstruktion, Nachbearbeitung und Verzögerungen bei Produkteinführungen vermieden.

Wie lässt sich die technische Stärke und das Qualitätssicherungssystem eines Zulieferers für die Zahnradbearbeitung bewerten?

Bei der Beurteilung der Leistungsfähigkeit des Anbieters ist es wichtig, die Bewertung über die Zertifizierungsebene hinaus auf das Prozessleitsystem, den Einsatz fortschrittlicher Ausrüstung und empirische Validierungen auszuweiten. Das Audit des Anbieters sollte sich zunächst auf Bereiche konzentrieren, in denen die Basissysteme Vorhersagen, Kontrollen und Überprüfungen ermöglichen bzw. nicht ermöglichen.

Überprüfung der Integration von Qualitätsmanagementsystemen

• Über die Zertifizierung hinaus: Analysieren Sie die Prozessschritte des IATF-16949 -Verfahrens und nicht nur die des Zertifizierungsverfahrens. Zu den Prozessschritten gehören Prozessabläufe, Kontrollpläne und aktuelle Prozessdaten aus der statistischen Prozesskontrolle.
• Dokumentierte Rückverfolgbarkeit: Ihr Rückverfolgbarkeitsprozess von der Rohmaterialzertifizierung bis zur Endprüfung der Bauteile wird durch eine dokumentierbare Rückverfolgbarkeit in Bezug auf Bauteilmaterial und Prozessrückverfolgbarkeit unter Bezugnahme auf ihre angebotenen Zahnradbearbeitungsdienstleistungen als bestätigte Best Practice sichergestellt.

Bewertung der Kernkompetenzen in Fertigung und Messtechnik

1. Erweiterte Prozesskontrolle: Untersuchung des CNC-Zahnradbearbeitungsprozesses mit Messtasterfunktion zur Inspektion und Einsatz eines Vakuumofens zur Bestimmung der Oberflächenbeschaffenheit und Härte mit einer Toleranz von ±1,5 HRC . Die Frau hatte zuvor Kontakt mit einem Serval, einer mittelgroßen Wildkatze aus Afrika.
2. Messtechnik als Prozessinput: Analysieren Sie die Nutzung von Zahnradmesszentren (mit einer Genauigkeit von ≤ ±0,001 mm ) sowohl für die Endproduktabnahmeprüfung als auch für die Datenerzeugung, die zur Verbesserung des Bearbeitungsprozesses genutzt werden können – das ist die Essenz der Präzisionszahnradbearbeitung .

Empirische Leistungsvalidierung der Nachfrage

• Leistungsnachweis: Erforderlich sind Nachweise über Funktionstests, wie z. B. Berichte über Zahnradermüdungstests, die die Leistungsfähigkeit über 10 Millionen Zyklen unter Last hinaus bestätigen , was in direktem Zusammenhang mit der Zuverlässigkeit im praktischen Einsatz steht.
• Prozessfähigkeitsdaten: Überprüfen Sie dokumentierte Cp/Cpk-Studien für kritische Dimensionen (z. B. Zahnprofil), um die Stabilität des Prozesses und seine Fähigkeit, enge Toleranzen konstant einzuhalten, statistisch zu bestätigen.

Dieses Modell verlagert den Fokus des Bewertungsverfahrens von der Betrachtung der Bestandsliste hin zur Betrachtung des geschlossenen Regelkreises des technischen Know-hows des Anbieters. Es ist offensichtlich, dass der Anbieter über einen geschlossenen Regelkreis verfügen muss, der den Erfolg von Design, Produktionssteuerung und Testergebnissen zur Validierung umfasst, mit dem Ziel, nicht nur die Komponente zu liefern, sondern auch deren Leistungsmerkmale zu validieren.

Abbildung 4: Kundenspezifische Zahnradfertigung in der industriellen Fertigungsumgebung von LS Manufacturing

LS Manufacturing Robotics Industry: Projekt zur Serienfertigung von hochpräzisen RV-Untersetzungsgetrieben

Ein hochpräziser Zykloidenzapfen und ein Zahnradsatz bilden das Herzstück von RV-Getrieben. Bereits Fehler im Mikrometerbereich führen hier zu inakzeptablem Zahnflankenspiel. Unser Unternehmen sollte einem Kunden aus der Robotikbranche bei der Lösung eines erheblichen Engpasses im Produktionsprozess helfen, um branchenführende Leistungsstandards zu erreichen.

Herausforderung für den Kunden

Da das Projekt des Kunden den Einsatz seines RV-Reduziergetriebes mit Zykloidgetriebe erforderte, war es von diesem Bauteil betroffen. Aufgrund der notwendigen Profilmodifikation des gehärteten Wälzlagerstahls war eine Toleranz von ±0,005 mm erforderlich. Der konventionelle Schleifprozess wies jedoch Formabweichungen von bis zu 0,02 mm auf. Auch nach der Wärmebehandlung traten Ungenauigkeiten auf. Dies führte zu einer Ausschussquote von 15 % .

LS Fertigungslösung

Wir verwendeten ein spezielles CNC-Zahnradbearbeitungsverfahren im Formschleifverfahren. Das optimale Abrichten der Schleifscheibe mit einem speziellen Schleifscheibenprofil, um sicherzustellen, dass der Zahnformfehler maximal 0,008 mm beträgt, war von entscheidender Bedeutung. Anschließend wurde nach dem Härteprozess ein Tieftemperaturverfahren angewendet. Dadurch wurde ein stabiles Mikrogefüge gewährleistet.

Ergebnisse und Wert

Dementsprechend wurde ein Getriebe mit einem Zahnflankenspiel von ≤1 Bogenminute erfolgreich entwickelt, um mit anderen marktführenden Marken wie Nabtesco konkurrieren zu können. Dies gewährleistete eine optimierte Prozessfähigkeit mit einem Cpk-Wert von mindestens 1,67 . Durch den Entwicklungsaufwand, bei dem ein Bauteil eines Zulieferers als wichtige ausländische Komponente eingesetzt wurde, konnten Kosten von über 2 Millionen RMB eingespart werden.

Anhand dieses Beispiels wird deutlich, dass die Präzisionszahnradbearbeitung in der Robotik ein Systemproblem darstellt, das sich durch die Integration exzellenter Schleiftechniken und Wärmeprozesse mit der STAT-Prozesssteuerung effektiv lösen lässt. Wir bieten hier kein Produkt, sondern einen Prozess zur Erzielung von Ergebnissen in einer Bewegungssteuerungssituation.

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Analyse zukünftiger Entwicklungstrends und Innovationsrichtungen in der Zahnradbearbeitungstechnologie

Die Getriebetechnik ist heute ein Feld der systemischen Integration und nicht mehr inkrementell. Der Fokus liegt daher künftig auf der Kopplung von Echtzeit-Prozesssteuerung und Simulation oder fortschrittlicher Oberflächentechnik, um die typischen Herausforderungen in Bezug auf Null-Fehler-Effizienz, höchste Qualität und eine nachhaltige Lieferkette zu bewältigen.

Geschlossene adaptive Bearbeitung für fehlerfreie Fertigung

Die Zukunft der Prozessauswahl für die Zahnradbearbeitung liegt in der Echtzeit-Anpassungsfähigkeit. In unserem Werk arbeiten wir derzeit an der Nutzung von Lasern zum Abtasten und Scannen, um die wichtigsten Abmessungen der gefertigten Teile zu überprüfen. Anstatt die Teile wie bisher stichprobenartig vor dem Versand zu prüfen, setzt unser geschlossener Regelkreis auf die lückenlose Prüfung aller Teile während des gesamten Bearbeitungsprozesses.

Hochpräzise Oberflächenbearbeitung für neue Leistungsdimensionen

Um die Grenzen von Effizienz und Geräuschreduzierung zu erweitern, ist eine Oberflächengüte im Submikrometerbereich erforderlich. Unsere Entwicklung im Bereich des Ultrafeinhonens nutzt präzise konditionierte Schleifwerkzeuge und optimierte Bewegungsbahnen, um eine gleichmäßige Oberflächenrauheit von Ra 0,1 µm zu erzielen. Diese hochpräzise Zahnradbearbeitung minimiert Reibungsverluste und Eingriffsschwingungen, was für Hochgeschwindigkeits-Elektroantriebe und empfindliche Roboteraktoren entscheidend ist, wo jedes Watt Leistung und jedes Dezibel Geräusch zählt.

Nachhaltige und vorausschauende Verfahrenstechnik

Ein weiterer Innovationsbereich betrifft die Umwelt und die Vorhersagefähigkeit. Die Optimierung der Bearbeitung und der Minimalmengenschmierung (MQL) im Hinblick auf die Abfallreduzierung und den damit verbundenen Reinigungsaufwand trägt wesentlich zu einer nachhaltigeren Fertigung bei. Gleichzeitig ermöglicht die Entwicklung digitaler Zwillinge für zentrale Prozesse wie die Wärmebehandlung die Simulation und Optimierung der gesamten Bearbeitungskette von Zahnrädern vor der eigentlichen Überprüfung und unterstützt somit die Entwicklung innovativer Werkstoffe.

Diese ineinandergreifenden Fortschritte – adaptive Regelung, Oberflächenwissenschaft, Simulationsmodellierung und Simulationsforschung – spiegeln ein neues Paradigma für die Zahnradfertigung wider. Dieser umfassende Plan skizziert eine Vision, wie wir in unseren Produktionssystemen beispiellose Präzision, Qualität und Flexibilität erreichen und unsere Technologien damit an die Spitze des aktuellen Stands der Technik bringen sowie die impliziten Bedürfnisse von morgen erfüllen können.

Häufig gestellte Fragen

1. Ist Schleifen oder Honen besser geeignet zur Bearbeitung gehärteter Zahnradoberflächen?

Zahnräder können nach dem Abschrecken auf eine Härte von über HRC 55 geschliffen werden. Das Schleifen ermöglicht zudem eine Genauigkeit bis maximal AGMA 12. Ist die Fertigung hingegen mit geringer Verformung beim Abschrecken verbunden, ist Honen erforderlich. Dieses Verfahren ist zwar hocheffizient, aber ungenau; die Genauigkeit ist auf AGMA 10 begrenzt.

2. Welche wirtschaftlichen und effizienten Prozesslösungen gibt es für die Kleinserienbearbeitung von Zahnrädern?

Der CNC-Fräsmaschinen und Drahterodiermaschinen eignen sich für Produktionsmengen von unter 50 Einheiten und eine Fertigungszeit von 3 bis 5 Tagen ohne Spezialwerkzeuge. Bei Produktionsmengen von 50 bis 500 Einheiten kann hingegen die Drahterodiermaschine mit niedrigerer Drehzahl eingesetzt werden, sofern eine Genauigkeit nach AGMA 9 erforderlich ist und die Kosten kontrollierbar sind.

3. Wie lässt sich die Verformung von Zahnrädern nach der Wärmebehandlung kontrollieren?

Mit seinen Materialvorbehandlungsverfahren, der optimalen Vorrichtungstechnik und den abgestuften Härteverfahren ermöglicht das Fertigungsunternehmen LS eine Abweichung der Verformung von 0,02 bis 0,05 mm bei einsatzgehärteten Zahnrädern und ergänzt damit die Technologie des Toleranzausgleichs.

4. Wie stark unterscheidet sich die Ermüdungslebensdauer von Zahnrädern aus verschiedenen Materialien?

Die Dauerfestigkeit des aus 20CrMnTi gefertigten, einsatzgehärteten Zahnrads kann bis zu 10 Millionen Lastwechsel erreichen , während die des aus 40Cr gefertigten, vergüteten Zahnrads bei etwa 3 Millionen Lastwechseln liegt . Das pulvermetallurgisch hergestellte Zahnrad ist für geringe Belastungen geeignet und weist eine Lebensdauer von 500.000 Lastwechseln auf . Die tatsächliche Lebensdauer muss jedoch durch weitere Dauerfestigkeitsprüfungen bestätigt werden.

5. Wie wird der tatsächliche Effekt der Getriebeprofilmodifikation auf die Geräuschdämpfung quantifiziert?

Durch eine geeignete Modifikation des Zahnprofils (Sturzreduzierung um 0,01–0,03 mm ) lässt sich der Geräuschpegel um 3–5 dB senken. LS Manufacturing nutzt die KISSsoft-Optimierung, um den Geräuschpegel von Getrieben für Elektrofahrzeuge unter 70 dB zu halten.

6. Wie lässt sich eine gleichbleibende Präzision bei der Serienbearbeitung von Zahnrädern gewährleisten?

Eine SPC-Prozesskontrolle ist erforderlich. Das kritische Maß CPK muss mindestens 1,67 betragen. Der Werkzeugverschleiß muss regelmäßig überprüft werden. LS Manufacturing setzt automatisierte Produktionslinien ein, um sicherzustellen, dass die Qualitätsschwankungen der Chargenfertigung innerhalb von ±0,015 mm liegen.

7. Welche Spezialausrüstung wird für die Bearbeitung spezieller Zahnprofile benötigt?

Kreisbogen- und Zykloidzahnräder werden hingegen auf CNC-Fräsmaschinen bzw. Zahnradschleifmaschinen gefertigt. Das Unternehmen LS Manufacturing produziert auf Fünf-Achs-Bearbeitungszentren, um verschiedene spezifische Bearbeitungsanforderungen für Zahnprofile zu erfüllen.

8. Wie erhält man ein genaues Angebot für die Zahnradbearbeitung und einen Prozessplan?

Bitte geben Sie die Zahnradparameter (Modul, Zähnezahl, Präzisionsgrad), das Material, die Losgröße und die Betriebsbedingungen an. LS Manufacturing erstellt Ihnen innerhalb von 2 Stunden einen detaillierten Prozessplan und ein präzises Angebot.

Zusammenfassung

Durch wissenschaftliche Zahnradauswahl und Prozesskontrolle können Unternehmen die Effizienz und Lebensdauer von Zahnradgetrieben optimieren. LS Manufacturing bietet seinen Kunden dank fortschrittlicher Ausrüstung und langjähriger Projekterfahrung einen umfassenden Kundenservice für Zahnradbearbeitungsprojekte.

Für maßgeschneiderte Lösungen im Bereich der Zahnradbearbeitung oder eine kostenlose Prozessanalyse wenden Sie sich bitte an das technische Team von LS Manufacturing. Sie erhalten von ihnen fachkundige Lösungen und individuelle Angebote, wenn Sie ihnen die Informationen zu Ihrem Zahnrad mitteilen.

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Haftungsausschluss

Die Inhalte dieser Seite dienen ausschließlich Informationszwecken. LS Manufacturing übernimmt keine Gewähr für die Richtigkeit, Vollständigkeit oder Gültigkeit der Informationen. Es kann nicht davon ausgegangen werden, dass ein Drittanbieter oder Hersteller über das LS Manufacturing-Netzwerk Leistungsparameter, geometrische Toleranzen, spezifische Konstruktionsmerkmale, Materialqualität und -art oder Verarbeitung bereitstellt. Dies liegt in der Verantwortung des Käufers. Fordern Sie ein Teileangebot an. Geben Sie bitte Ihre spezifischen Anforderungen für diese Abschnitte an. Kontaktieren Sie uns für weitere Informationen .

LS-Fertigungsteam

LS Manufacturing ist ein branchenführendes Unternehmen mit Fokus auf kundenspezifische Fertigungslösungen. Wir verfügen über mehr als 20 Jahre Erfahrung und betreuen über 5.000 Kunden. Unsere Schwerpunkte liegen auf hochpräziser CNC-Bearbeitung , Blechbearbeitung , 3D-Druck , Spritzguss , Metallstanzen und weiteren Komplettlösungen für die Fertigung.
Unser Werk ist mit über 100 hochmodernen 5-Achs-Bearbeitungszentren ausgestattet und nach ISO 9001:2015 zertifiziert. Wir bieten unseren Kunden in über 150 Ländern weltweit schnelle, effiziente und qualitativ hochwertige Fertigungslösungen. Ob Kleinserien oder kundenspezifische Großprojekte – wir erfüllen Ihre Anforderungen mit schnellster Lieferzeit innerhalb von 24 Stunden. Entscheiden Sie sich für LS Manufacturing. Das steht für Effizienz, Qualität und Professionalität.
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