GEORGH - Geometrioptimering av kuggfräsningsprocessen
- Diarienummer
- PV10-0057
- Start- och slutdatum
- 101001-130930
- Beviljat belopp
- 0 kr
- Förvaltande organisation
- Lund University
- Forskningsområde
- Övrigt
Summary
Området skärande bearbetning representerar några av de mest värdeadderande processer vid produktframtagning, där kuggfräsning är en av de mest komplexa skärprocesserna. Just komplexiteten gör den svår att analysera och optimera, tillsammans med det faktum att de geometriska modeller som använd av akademiska och industriella forskare idag inte ger komplett information om de skärmekaniska förhållanden som råder för varje tand vid varje tidpunkt. Syftet med det föreslagna projektet GEORGH är att med hjälp av en nyutvecklad geometrisk modell för bestämning av både storlek och läge för den odeformerade spånan skuren av varje egg som deltar i bearbetningen. Med modellen kan man även bestämma yttopografin längs topp, flank och rot för kuggtanden, för en godtycklig kombination av verktygsgeometri och matning. Med utgångspunkt från den nyutvecklade modellen finns en rad analysmöjligheter av både skärprocessen och dess resultat, med korrekt och detaljerad indata (WP1). Projektarbetet ämnar omfatta spänningsanalys av skärverktyget i syfte att analysera förslitningsuppträdanden (WP2). Analys av yttopografin kommer att användas som indata till spänningsanalys av kuggtanden/kugghjulet. De förväntade resultaten från det föreslagna GEORGH-projektet är generering av en ny kunskap för utveckling av nya verktygs- och maskinkoncept för kuggbearbetning. Syftet är att bidra till utvecklingen av verktyg med ökad livslängd, effektivare tillverkningsprocesser och kugghjul med ökad prestanda.
Populärvetenskaplig beskrivning
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.