GEORGH - GEometry Optimization and Research in Gear Hobbing
- Reference number
- PV10-0057
- Start and end dates
- 101001-130930
- Amount granted
- 0 SEK
- Administrative organization
- Lund University
- Research area
- Other
Summary
Metal cutting in general represents some of the most value adding processes today. Gear hobbing is a complex machining method given a lot of attention over the years. The complexity is making it hard to analyse and optimise, and the state of the art models describing the geometrical interactions during machining does not provide a complete knowledge base. The objective of the proposed project is to use a newly developed analytical model for determining both the size and location of the undeformed chip and the surface topography for the machined gear wheel for every combination of tool geometry and machine settings. There are a lot of different analysis possibilities where the theoretical model will provide accurate and detailed input (WP1). Simulation of tool stresses and prediction of wear behaviour is a very important research area that will be focused on (WP2) and analysed through experimental studies. Analysis of surface topography will be used for stress analysis in the gear wheel and for analysing the surface roughness (influencing the transmission performance) on the cut gear wheel. The expected result from the proposed GEORGH project is new knowledge to base the future development of tool and machining concepts for gear hobbing. The aim is also to contribute to the development of more gear hobs with a longer tool life, and more efficient gear hobbing processes.
Popular science description
I alla fordon och maskiner som genererar en roterande rörelse finns kugghjul som transformerar rörelsen genererad av motorn till hjulen, verktyget eller det som ska bringas att rotera. Trots att kugghjulet har en relativt enkel uppgift, att transformera rörelse och överföra kraft, så är både utformningen och tillverkningen av ett kugghjul komplex. Tillverkningen av ett kugghjul sker via kuggfräsning, värmebehandling följt av slipning eller skavning. I denna tillverkningskedja involverar kuggfräsningen komplexa verktyg för att generera formen på varje kuggtand. Formen hos en kuggtand är ett resultat av geometrin hos verktygetoch på matningsinställningarna på fräsmaskinen. Eftersom verktyg för kuggfräsning har komplicerad geometri och ska motstå höga mekaniska och termiska laster är de dyra att tillverka och köpa. Verktygslivslängden är därför en avgörande faktor för att uppnå kostnadseffektivitet i kuggfräsningsprocessen. För att generera tillförlitliga värden på de spänningar som verktyget utsätts för under bearbetningen är det viktigt att ha kunskap om storlek och läge/position för de parametrar som påverkar belastningen på en tand i ingrepp. Projektet GEORGH kommer att använda en nyutvecklad geometrisk modell för att bestämma storlek och läge på den spåna som avverkas av varje skäregg på verktyget (både storlek och läge varierar avsevärt). Denna kunskap tillsammans med data om arbetsmaterialet ger den tillförlitliga information som behövs för att analysera verkliga spänningar som i sin tur är avgörande för hur varje skäregg slits. Med hjälp av spänningsanalyser kombinerat med experimentella studier så är målet med projektet att ge rekommendationer om geometrisk utformning av kuggfräsningsverktyg i kombination med skärdata som ger ökad verktygslivslängd. Det ljud som alstras i en bil beror av de vibrationer som uppkommer under drift, där transmissionen är en av dessa källor. De uppkomna vibrationerna beror på både glapp mellan komponenterna i växellådan och ytprofilen hos kuggarna som är i ingrepp med varandra. Hållfastheten (sprickbenägenheten) hos kugghjulet beror både på materialegenskaper och anvisningar i ytan. Med den nyutvecklade geometriska modellen kan man även bestämma ytprofilen på den bearbetade kuggtanden, längs både topp, flank och rot. Det gör att man kan analysera spänningar även i kuggtanden, med rätt geometri. Man kan därmed analysera kopplingar mellan kugghjulets prestanda och tillverkningsprocessen.