Identifikation verzugsrelevanter Einflussgrößen und Wechselwirkungen in der Fertigungskette „Einsatzgehärtetes Tellerrad“* Translated title: Identification of distortion controlling factors and interactions during manufacturing of case hardened crown wheels

Kurzfassung

Der grundlegende Ansatz, den Verzug als Systemeigenschaft einer spezifischen Prozesskette aufzufassen, setzt sich im wissenschaftlichen, aber auch im industriellen Kontext immer mehr durch. Der im Jahr 2001 eingerichtete Sonderforschungsbereich 570 „Distortion Engineering – Verzugsbeherrschung in der Fertigung“ hat diesen Ansatz aufgegriffen und beschäftigt sich mit der Bestimmung signifikanter Einflussgrößen und Wechselwirkungen auf den Verzug über die gesamte Fertigungskette von ausgewählten Bauteilen, um die wesentlichen Mechanismen der Verzugsentstehung zu identifizieren. Seit 2007 wird in einem sogenannten Transferprojekt mit dem Kooperationspartner ZF Achsgetriebe GmbH diese systemorientierte Betrachtungsweise des Bauteilverzugs auf eine industrielle Fertigungskette übertragen. Als Bauteil wurde hierfür ein bogenverzahntes Tellerrad aus dem Werkstoff ZF1 (mod. 17CrNi6-6) ausgewählt. Als Ziel des Projektes wurde definiert, dass das am Ende der Prozesskette erforderliche kostenintensive Verzahnungsschleifen durch die Verzugsbeherrschung in der gesamten Fertigungskette signifikant verringert wird. Mit Hilfe der Statistischen Versuchsplanung wurden in zwei Versuchsplänen insgesamt ca. 300 Tellerräder untersucht, um aus der Gruppe der ausgewählten Versuchsparameter die signifikanten Einflussgrößen und Wechselwirkungen auf den Verzug der Tellerräder zu erkennen. Als Grundlage dieser Identifikation diente die Analyse der Ergebnisse der umfangreichen Koordinatenmessungen, die in diesem Beitrag zur Diskussion gestellt werden.

Abstract

The basic approach to interpret distortion as a system property is more and more accepted in scientific and industrial context. Since 2001, the Collaborative Research Center “Distortion Engineering – Distortion Control in the Production Process” concentrates on the determination of significant factors and interactions in the overall production process of selected components to identify relevant distortion mechanisms. In a maximum term of three years, it will be tested in a project with the co-operation partner ZF Achsgetriebe GmbH if this system-oriented approach “Distortion Engineering” could be transferred to an industrial manufacturing chain. The examined component was a crown wheel made of the steel ZF1 (mod. 17CrNi6-6). The project goal is to reduce significantly the cost-intensive gear grinding at the end of the manufacturing chain by distortion control in the overall production process. To separate the most important factors and interactions concerning distortion out of a group of selected parameters along the entire manufacturing chain, two test plans with a total of 300 crown wheels were realized by means of Design of Experiments (DoE). The results of the extensive coordinate measurements, which are presented in detail in this paper, are the general basis of this identification process.