Avoid ripples on gears : simulation of vibrations during generating grinding and hobbing

Abstract

Im Automobilbau hat sich der Geräuschpegel des Getriebes zu einem wichtigen Qualitätskriterium entwickelt. Das gilt besonders für die Elektromobilität. Ursache für Geräusche sind häufig Welligkeiten auf den Verzahnungsoberflächen. Diese können heute sehr genau und sicher gemessen werden. Die Suche nach den Ursachen ist durch die komplexen Zusammenhänge aufwändig und erfordert viel Expertenwissen. Die Simulation von Abweichungen beim Wälzfräsen und Wälzschleifen wird schon länger eingesetzt, um Ursachen von Abweichungen zu erkennen und die Herstellprozesse zu verbessern. Sie zeichnet sich durch Schnelligkeit und hohe Genauigkeit aus. Die Erweiterung um ein Modul der Schwingungssimulation erlaubt es nun, periodische Abweichungen zu erzeugen, die sich dann in Welligkeiten auf der Oberfläche der gefertigten Verzahnung zeigen können. Herausragend ist die Möglichkeit, eine erkannte Geräuschordnung jeweils als Drehtischschwingung, als Werkzeugabweichung oder als Schwingung einer externen Komponente zu betrachten. Im letzten Fall kann der Prozess unter Umständen so eingestellt werden, dass diese Schwingung keine relevante Wirkung mehr hat. An einem praktischen Beispiel aus der Produktion wird aufgezeigt, wie sich typische Werkzeugabweichungen als Fingerabdruck im gemessenen Spektrum der Welligkeit wiederfinden. Gleichzeitig passt die Geräuschordnung dieses im Getriebe lauten Zahnrades gut zu einer gemessenen Umgebungsschwingung. Eine Variation der Prozessparameter zeigt, dass schon eine kleine Prozessänderung dieses Problem ohne Beeinflussung der Wirtschaftlichkeit beseitigen könnte. Zusammenfassend ermöglicht es die Schwingungssimulation, die periodische Wirkung verschiedener Effekte im Herstellprozess darzustellen und zu verstehen. Diese Erkenntnisse sind sehr hilfreich bei der Ursachensuche und für eine effektive Problembeseitigung.