Einfluss von prozessinduzierten Eigenspannungen auf die Zahnfußtragfähigkeit schergeschnittener Zahnräder

Diese Arbeit verfolgt das Ziel die Zahnfustragfahigkeit schergeschnittener Verzahnungen zu untersuchen und diese durch Nutzung der beim Fertigungsprozess induzierten Eigenspannungen zu verbessern. Dazu wird eine ausgewahlte Zahnradgeometrie durch das Near-Net-Shape-Blanking Verfahren „Feinschneiden“ hergestellt. Dabei wird der Einfluss des Prozessparameters „Matrizenschneidkantenradius“ auf Schnittflachenkenngrosen und Eigenspannungen untersucht. Die Zahnfustragfahigkeit der feingeschnittenen Zahnradvarianten wird ermittelt und in bestehende Zahnradnormen eingeordnet. Zusatzlich werden Stichversuche mit einer Zahnradvariante, hergestellt durch Feinschneiden mit geringer Gegenhalterkraft und einer feingeschnittenen und anschliesend spannungsarmgegluhten Variante durchgefuhrt. Die einzelnen Prufvarianten werden hinsichtlich der ermittelten Zahnfustragfahigkeit und des vorliegenden Eigenspannungszustands verglichen. Fur die Varianten mit Matrizenschneidkantenradius von $$r_{\text{M}}=50,100,150$$ und $$200\,{\mu}\text{m}$$ ergeben sich vergleichbare Schnittflachenkenngrosen und Konturen. Fur grosere Matrizenschneidkantenradien werden hohere Druckeigenspannungen gemessen und hohere Zahnfustragfahigkeiten ermittelt. Die ermittelten Zahnfusdauerfestigkeiten der feingeschnittenen Zahnrader liegen insgesamt auf einem ahnlichen Niveau, das deutlich hoher liegt als fur diesen Grundwerkstoff in der ISO 6336‑5 angegeben wird. Mit $$\sigma_{F\text{ lim}}=317{\ldots}327\,{\text{N/mm}^{2}}$$ liegen die feingeschnittenen Zahnrader auf dem unteren Niveau von ungestrahlten einsatzgeharteten Zahnradern. Fur die weiteren Prufvarianten zeigt sich im Vergleich zu den feingeschnittenen Zahnradern eine deutliche Abnahme der ertragbaren Lastwechsel bei kleineren Lasten. Die verminderte Zahnfustragfahigkeit lasst sich auf geringere vorliegende Druckeigenspannungen zuruckfuhren. Somit lassen sich die Eigenspannungen uber die Aktivelementkantenpraparation und die Gegenhalterkraft so einstellen, dass eine moglichst hohe Tragfahigkeit erzielt wird.