DE102017221413A1

DE102017221413A1 - Bestrahlen von Zahnrädern und Lagern

Info

Publication number: DE102017221413A1
Application number: DE102017221413.9A
Authority: DE
Inventors: Dirk Leimann; Jean-Pierre Huyberechts; Pieter Siebelink
Original assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-05-29

Abstract

Verfahren zum Behandeln eines Zahnrads (103) oder Lagers; wobei mindestens ein Teil mindestens einer Zahnflanke des Zahnrads (103) oder einer Lauffläche des Lagers mit einem Wasserstrahl (109) bestrahlt wird. Der Wasserstrahl (109) wird mit einem Überdruck von mindestens 50 Bar beaufschlagt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung zum Ausführung eines solchen Verfahrens.
Aus dem Stand der Technik ist das Verfahren des Hochdruckwasserstrahlens bekannt. Dieses dient dazu, Bearbeitungsrückstände, wie etwa Schlackerrückstände von Schweißnähten, zu entfernen. Bearbeitete Zahnräder werden nicht mit diesem Verfahren behandelt, sondern werden gewaschen. Das zum Waschen verwendete Waser ist nur mit einem geringen Druck beaufschlagt.
Die Druckschriften DE 10 2004 062 774 B3 und EP 1 834 09 B1 offenbaren die Bestrahlung eines Bauteils mit einem Ölstrahl. Diese Behandlung wird mit einem temperierten Öl durchgeführt. Der Nachteil eines solchen Verfahrens besteht in einem zusätzlichen Bearbeitungsschritt, der für die Bestrahlung erforderlich ist. Zudem ist das Temperieren des Öls energieintensiv.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Behandeln eines Zahnrads oder Lagers verfügbar zu machen. Insbesondere sollen die anfallenden Kosten und die benötigte Zeit reduziert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1.
Das Verfahren dient dem Behandeln eines Zahnrads oder Lagers. Mindestens ein Teil mindestens einer Zahnflanke des Zahnrads oder einer Lauffläche des Lagers wird dabei mit einem Wasserstrahl bestrahlt.
Oben einfügen: Bei einer Zahnflanke eines ersten Zahnrads handelt es sich um einen Teil der Oberfläche eines Zahns des ersten Zahnrads, der ausgebildet ist, mit einem Teil der Oberfläche mindestens eines Zahns eines zweiten Zahnrads in direkten Kontakt zu kommen, wenn das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad miteinander kämmen. Die Zahnflanke des ersten Zahnrads kommt also mit einer Zahnflanke des zweiten Zahnrads in Kontakt. Zwischen den Zahnflanken wird dabei ein Drehmoment übertragen.
Lagerlaufbahnen sind paarweise angelegt. Zwei Lagerlaufbahnen eines Paares können um eine Drehachse des Lagers relativ zueinander verdreht werden. Die Lagerlaufbahnen stützen sich zudem direkt, über einen Schmierfilm oder über Wälzkörper gegeneinander ab.
Der Wasserstrahl wird erfindungsgemäß mit einem Überdruck von mindestens 50bar, d.h. mit einem Druck, der den Umgebungsdruck um mindestens 50 bar übersteigt, beaufschlagt. Vorzugsweise wird der Wasserstrahl mit einem Überdruck von mindestens 100 oder mindestens 150 bar beaufschlagt.
Durch die Bestrahlung bilden sich in den behandelten Oberflächen, d.h. in dem mindestens einen Teil der mindestens einen Zahnflanke oder der Lauffläche des Lagers, Eigenspannungen. Dadurch erhöht sich die Belastbarkeit.
Für die erfindungsgemäße Bestrahlung ist kein zusätzlicher Verfahrensschritt erforderlich. Zahnräder und Lager werden gewöhnlich zum Abschluss der Fertigung gewaschen. Anstelle eines herkömmlichen Waschvorgangs kann nun das erfindungsgemäße Verfahren treten. Die Behandlung mit einem mit Überdruck beaufschlagten Wasserstrahl erhöht nicht nur die Belastbarkeit, sondern säubert auch das Zahnrads oder Lager.
Mit Wasserstrahl ist hier ein Flüssigkeitsstrahl gemeint, der Wasser enthält. Es kann sich also um reines Wasser handeln oder um Wasser, dem Zusatzstoffe hinzugefügt werden. Auf den Zusatz von Abrasivstoffen kann allerdings verzichtet werden. Vorzugsweise enthält der Wasserstrahl entsprechend keine Abrasivstoffe.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird dem Wasserstrahl ein Waschmittel zugefügt. In diesem Fall enthält der Wasserstrahl Wasser und das Waschmittel. Insbesondere kann es sich bei dem Waschmittel um eine gewöhnliche Waschemulsion handeln. Nach dem Strahlen wird das Zahnrad oder das Lager in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung getrocknet.
Beim Bestrahlen eines Zahnrads ist der Wasserstrahl in einer bevorzugten Weiterbildung bezüglich des Zahnrads radial, d.h. orthogonal zu einer Drehachse des Zahnrads, gerichtet. Eine derartige Ausrichtung des Wasserstrahls vereinfacht die Durchführung des Verfahrens. So ist es in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung ausreichend, den Wasserstrahl bezüglich des Zahnrads lediglich axial zu verfahren. Um mehrere Zahnflanken des Zahnrads bestrahlen zu können, wird das Zahnrad bevorzugt um seine Drehachse gedreht. Der Wasserstrahl ist dabei mindestens zeitweise in eine Zahnlücke gerichtet. Die oben genannte Zahnflanke wird bestrahlt, wenn der Wasserstrahl in die Zahnlücke gerichtet ist, die von dieser Zahnflanke zusammen mit einer zweiten Zahnflanke gebildet wird.
Das beschriebene Verfahren kommt in einer bevorzugten Weiterbildung als Teil eines Verfahrens zur Fertigung des Zahnrads oder des Lagers zum Einsatz. Die Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass das Zahnrad oder Lager nach dem Bestrahlen keinen weiteren Fertigungsschritt mehr unterzogen wird. Sämtliche Fertigungsschritte werden also vor dem Bestrahlen ausgeführt.
Eine Vorrichtung zum Ausführen des oben beschriebenen Verfahrens zum Behandeln des Zahnrads weist ein Mittel zum Beaufschlagen von Wasser bzw. einer Flüssigkeit, die Wasser enthält, mit dem Überdruck auf. Eine Düse, aus der mit dem Druck beaufschlagte Wasser austritt, dient der Erzeugung des Wasserstrahls. Die Düse und das Mittel zum Beaufschlagen mit dem Überdruck sind Flüssigkeits- und Druckleitend miteinander verbunden. Drüber hinaus umfasst die Vorrichtung ein Mittel zur Aufnahme des Zahnrads.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

1 eine Bestrahlvorrichtung für ein Zahnrad.

Eine in 1 dargestellte Welle 101 weist ein Zahnrad 103 auf. Die Welle 101 und das Zahnrad 103 sind um eine gemeinsame Drehachse 105 drehbar gelagert. Eine Düse 107 dient dazu, einen Wasserstrahl 109 zu erzeugen. Dazu wird mit Druck beaufschlagtes Wasser der Düse 107 über eine Leitung 111 zugeführt.
Die Düse 107 ist parallel zu der Drehachse 105 verfahrbar. Sie ist so ausgerichtet, dass der Wasserstrahl 109 orthogonal zu der Drehachse 105 verläuft.
Der Wasserstrahl 109 trifft jeweils auf eine oder zwei Zahnflanken, die zusammen eine Zahnlücke bilden. Während der Behandlung der Zahnflanke bzw. der Zahnflanken verfährt die Düse 107 axial, d.h. parallel zu der Drehachse 105. Um weitere Zahnflanken zu bestrahlen, wird das Zahnrad 103 um die Drehachse 105 gedreht.
Bezugszeichenliste

101: Welle
103: Zahnrad
105: Drehachse
107: Düse
109: Wasserstrahl
111: Leitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004062774 B3 [0003]
EP 183409 B1 [0003]

Claims

Verfahren zum Behandeln eines Zahnrads (103) oder Lagers; wobei mindestens ein Teil mindestens einer Zahnflanke des Zahnrads (103) oder einer Lauffläche des Lagers mit einem Wasserstrahl (109) bestrahlt wird; dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstrahl (109) mit einem Überdruck von mindestens 50 Bar beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstrahl (109) mit einem Überdruck von mindestens 150 Bar beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasserstrahl (109) ein Waschmittel zugefügt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehende Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (103) oder Lager nach dem Bestrahlen getrocknet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensschritte; dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstrahl (109) bezüglich des Zahnrads (103) radial gerichtet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstrahl (109) bezüglich des Zahnrads (103) axial verfahren wird.
Verfahren zur Fertigung eines Zahnrads (103) oder Lagers; dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (103) oder Lager mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche behandelt wird; wobei das Zahnrad (103) oder Lager nach dem Behandeln keinem weiteren Fertigungsschritt mehr unterzogen wird.
Vorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.