Akustische Optimierung von Stirnradgetrieben durch gezielte Mikrogeometriestreuung: Herausforderungen und Potenziale des kontinuierlichen Wälzschleifens

Alexander Mann

Zusammenfassung

Die zunehmende Relevanz der Geräuschemission im Automobilbereich durch die Triebstrangelektrifizierung führt zu stetig wachsender Bedeutung der Getriebeakustik. Insbesondere tonhaltige Anteile im Geräuschspektrum können als störend empfunden werden. Eine gezielte Mikrogeometriestreuung kann bei der Auslegung von Zahnradgetrieben diesem Effekt entgegenwirken. Mikrogeometriestreuungen sind Variationen herkömmlicher Zahnflankenmodifikationen, die gezielt auf den Zähnen des Zahnrads verteilt werden. Bisher war dieser Ansatz nur im diskontinuierlichen Profilschleifprozess umsetzbar. Das kontinuierliche Wälzschleifen bietet demgegenüber eine produktivere Serienfertigung, unterliegt jedoch prozessbedingten Fertigungsrestriktionen. Eine Herstellung gezielter Mikrogeometriestreuungen war in diesem Verfahren bisher nicht möglich.

Fertigungssimulationen können hierbei in einem frühen Entwicklungsstadium den Prozess rechnerisch abbilden, um die Herstellbarkeit zu untersuchen. In diesem Beitrag wird deshalb eine Methode zur Geometrieberechnung von Stirnrädern mit mehrgängigen Schleifschnecken mit unterschiedlich abgerichteten Gängen vorgestellt. Wesentlicher Bestandteil dieser Methode ist die positionsrichtige Abwälzsimulation und die Vorausberechnung der Eingriffsverhältnisse zwischen Werkzeug und Werkstück. Weiterhin ist die Vorgabe variabler Schleifschneckenganggeometrien möglich. Die Auswirkungen unterschiedlicher Gestaltungsstrategien der individuellen Schleifschneckengänge wird anhand des teilergleichen und teilerfremden Schleifens untersucht, um die Fertigung von gezielten Mikrogeometriestreuungen in diesem Verfahren näher zu analysieren. Die implementierten Funktionen der Methode werden durch Anwendung auf eine beispielhafte Zahnradgeometrie verifiziert. Die Fertigungssimulation bildet damit die Grundlage zur rechnerischen Erzeugung gezielter Mikrogeometriestreuungen im Wälzschleifprozess und kann zukünftig bei der Untersuchung der Herstellbarkeit unterstützen.