DE102015224644A1

DE102015224644A1 - Shot blasted tooth flanks

Info

Publication number: DE102015224644A1
Application number: DE102015224644.2A
Authority: DE
Inventors: Dirk Leimann
Original assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2017-06-14
Also published as: WO2017097531A1

Abstract

Verfahren zu Herstellung eines Zahnrads; wobei das Zahnrad mindestens einen Zahn mit mindestens einer Zahnflanke aufweist; und wobei mindestens ein Teil der Zahnflanke verfestigungsgestrahlt (103) wird. Mindestens der Teil der Zahnflanke wird nach dem Verfestigungsstrahlen (103) mit geometrisch unbestimmter Schneide zerspant (105).Method of manufacturing a gear; wherein the gear has at least one tooth with at least one tooth flank; and wherein at least a portion of the tooth flank is solidification blasted (103). At least the part of the tooth flank is machined after the solidification blasting (103) with geometrically undefined cutting edge (105).

Description

Die Erfindung betriff ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnrads nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a method for producing a gear according to the preamble of claim 1.

Aus dem Stand der Technik, etwa aus dem FVA Informationsblatt zum Forschungsvorhaben Nr. 185, ist bekannt, dass sich die Zahnflankentragfähigkeit einsatzgehärteter Zylinderräder durch Kugelstrahlen erhöhen lässt. Verantwortlich hierfür sind durch die Strahlbehandlung vergrößerte Druckeigenspannungen der Zahnflanken. It is known from the state of the art, for example from the FVA information sheet for Research Project No. 185, that the tooth flank carrying capacity of case-hardened cylindrical wheels can be increased by shot peening. This is due to the blast treatment increased internal compressive stresses of the tooth flanks.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Standfestigkeit von Zahnrädern zu verbessern. Insbesondere soll die Zahnflankentragfähigkeit einsatzgehärteter Zahnräder, deren Zahnflanken kugelgestrahlt wurden, weiter erhöht werden. The invention has for its object to improve the stability of gears. In particular, the Zahnflankentragfähigkeit case-hardened gears, the tooth flanks were shot peened to be further increased.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by a method according to claim 1. Preferred developments are specified in the subclaims.

Das Verfahren dient der Herstellung eines Zahnrads, das mindestens einen Zahn mit mindestens einer Zahnflanke aufweist. The method is used to produce a toothed wheel that has at least one tooth with at least one tooth flank.

Unter einer Zahnflanke eines ersten Zahnrads ist allgemein eine Wirkfläche eines Zahns dieses Zahnrads, d.h. eine Fläche, die ausgebildet ist, mit einer Zahnflanke eines zweiten Zahnrads, dass mit dem ersten Zahnrad kämmt, in Kontakt zu kommen, so dass über den Kontakt der Zahnflanken ein Drehmoment zwischen den Zahnrädern übertragen wird. Under a tooth flank of a first gear is generally an effective area of a tooth of this gear, i. a surface configured to contact a tooth flank of a second gear meshing with the first gear so that torque is transmitted between the gears through contact of the tooth flanks.

Mindestens ein Teil der Zahnflanke wird verfestigungsgestrahlt. Der Verfahrensschritt des Verfestigungsstrahlens wird auch Kugelstrahlen oder Kugelstrahlverfestigen (Shot Peening) genannt. Verfestigungsstrahlen gehört zu den in der Norm DIN 8200 definierten Strahlverfahren. Im Unterschied zu anderen Strahlverfahren ist das Verfestigungsstrahlen nicht abrasiv. At least a part of the tooth flank is hardened. The step of solidification blasting is also called shot peening. Solidification jets belong to those in the Standard DIN 8200 defined blasting process. Unlike other blasting processes, the solidification blasting is not abrasive.

Vorliegend kommt ein Strahlgut mit einem Strahlkorndurchmesser von etwa 0,3 bis 0,8 mm, bevorzugt 0,6 mm zum Einsatz. Die Oberfläche der einzelnen Strahlkörner ist abgerundet und weist keine Ecken oder Kanten auf. Dadurch kommt es zu einer plastischen Verformung der Oberfläche des Verfestigungsgestrahlten Teils der Zahnflanke In the present case, a blasting material having a blasting grain diameter of about 0.3 to 0.8 mm, preferably 0.6 mm is used. The surface of the individual grains is rounded and has no corners or edges. This results in a plastic deformation of the surface of the solidification blasted part of the tooth flank

Wird nach dem Verfestigungsstrahlen keine weitere Oberflächenbearbeitung vorgenommen, treten Auskohlungen und Graufleckigkeit, auch Micropitting genannt, auf. Erfindungsgemäß wird dies verhindert, in dem nach dem Verfestigungsstrahlen in einem weiteren Verfahrensschritt mindestens der Verfestigungsgestrahlte Teil der Zahnflanke mit geometrisch unbestimmter Schneide zerspant wird. If no further surface treatment is carried out after solidification blasting, carburization and pitting, also called micropitting, occur. According to the invention, this is prevented by at least the solidification blasted part of the tooth flank being machined with geometrically undefined cutting edge after the solidification blasting in a further method step.

In einer bevorzugten Weiterbildung wird mindestens der verfestigungsgestrahlte Teil der Zahnflanke nach dem Verfestigungsstrahlen gleitgeschliffen. Der Verfahrensschritt des Gleitschleifens wird auch Gleitspanen genannt. Gleitschleifen bzw. Gleitspanen ist in der Norm DIN 8589 definiert. In a preferred development, at least the solidification-blasted part of the tooth flank is slip-ground after the solidification blasting. The process step of the vibratory finishing is also called Gleitspanen. Slide grinding or Gleitspanen is in the Standard DIN 8589 Are defined.

In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung wird der Verfestigungsgestrahlte Teil der Zahnflanke vor dem Verfestigungsstrahlen einsatzgehärtet. Mit Einsatzhärten werden die drei Verfahrensschritte Aufkohlen, Härten und Anlassen zusammengefasst. In a further preferred embodiment, the solidification-blasted part of the tooth flank is case-hardened before hardening blasting. Case hardening summarizes the three process steps of carburizing, hardening and tempering.

Das Zahnrad wird aus einem Rohling bzw. Halbzeug hergestellt. Dies geschieht in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung vor dem Verfestigungsstrahlen. In dem übergeordneten Verfahrensschritt der Herstellung des Zahnrads aus dem Rohling wird die Geometrie des Zahnrads vollständig angelegt. Sämtliche Verfahrensschritte, die der Ausformung der Geometrie des Zahnrads dienen, gehören also zu diesem Verfahrensschritt. Die Verzahnungsgeometrie und insbesondere die Verzahnungsfeingeometrie des Zahnrads werden bereits vor dem Verfestigungsstrahlen gefertigt. Zur Herstellung des Zahnrads aus dem Rohling kommen bekannte, zur Herstellung von Zahnrädern gebräuchliche Fertigungsverfahren zum Einsatz, etwa Wälzhobeln, Abwälzfräsen, Profilfräsen, Wälzstoßen, Wälzschälen, Profilräumen, Schaben, Freiformfräsen / 5-Achs-Fräsen, Wälz- oder Profilschleifen, Honen und/oder Läppen. The gear is made from a blank or semi-finished. This is done in a further preferred development before the solidification jets. In the parent process step of manufacturing the gear from the blank, the geometry of the gear is fully applied. All process steps that serve the formation of the geometry of the gear, so belong to this process step. The gearing geometry, and in particular the gearing geometry of the gear, are already made prior to solidification blasting. For the production of the gear from the blank known, commonly used for the production of gears manufacturing methods are used, such as planing, hobbing, profile milling, Wälzstoßen, skiving, profile spaces, cockroaches, freeform milling / 5-axis milling, rolling or profile grinding, honing and / or lapping.

Wird der verfestigungsgestrahlte Teil der Zahnflanke zuvor einsatzgehärtet, so erfolgt auch die Einsatzhärtung, nach dem Verfahrensschritt der Herstellung des Zahnrads aus dem Rohling. If the solidification-blasted part of the tooth flank is case-hardened beforehand, case-hardening also takes place after the method step of producing the toothed wheel from the blank.

Das wie oben beschrieben hergestellte Zahnrad eignet sich besonders zur Verwendung in einem Getriebe einer Windkraftanlage, etwa einer Windkraftanlage mit einer Nennleistung von mehr als 3 MW. Auch Getriebe von Windkraftanlagen mit Nennleistungen von mehr als 5 MW oder mehr als 8 MW lassen sich vorteilhafterweise mit derartigen Zahnrädern bestücken. The gear produced as described above is particularly suitable for use in a transmission of a wind turbine, such as a wind turbine with a rated power of more than 3 MW. Gearboxes of wind power plants with rated outputs of more than 5 MW or more than 8 MW can also advantageously be equipped with such gears.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt: A preferred embodiment is in 1 shown. In detail shows:

1 Schritte zur Herstellung eines Zahnrads. 1 Steps to make a gear.

Das in 1 dargestellte Verfahren umfasst die Verfahrensschritte Herstellen 101 des Zahnrads aus einem Rohling, Verfestigungsstrahlen 103 der Zahnflanken des Zahnrads und Gleitschleifen 105 der Zahnflanken. This in 1 The method illustrated comprises the manufacturing steps 101 of the gear from a blank, solidification jets 103 of the Tooth flanks of the gear and vibratory grinding 105 the tooth flanks.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

101 101: Herstellen aus einem Rohling Manufacture from a blank
103 103: Verfestigungsstrahlen Shot peening
105 105: Gleitschleifen Vibratory finishing

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Standard DIN 8200 [0007]
Standard DIN 8589 [0010]

Claims

Method of manufacturing a gear; wherein the gear has at least one tooth with at least one tooth flank; and wherein at least a part of the tooth flank is strain-hardened ( 103 ) becomes; characterized in that at least the part of the tooth flank after the solidification blasting ( 103 ) with geometrically undefined cutting edge ( 105 ) becomes.

The method of claim 1; characterized in that at least the part of the tooth flank after the solidification blasting ( 103 ) ( 105 ) becomes.

Method according to one of the preceding claims; characterized in that at least the part of the tooth flank before the solidification blasting ( 103 ) is case hardened.

Method according to one of the preceding claims; characterized in that the gear before the solidification jets ( 103 ) made from a blank ( 101 ) becomes.

Use of a gear produced by a method according to one of the preceding claims in a transmission of a wind turbine.