Gear rolling technology

Der Fokus neuer Getriebeentwicklungen und entsprechender Komponentenfertigung liegt auf der Optimierung von Effizienz und Wirtschaftlichkeit aktueller Fertigungsprozesse bei gleichzeitiger Gewährleistung der geforderten Bauteilqualität und Gebrauchseigenschaften. Der Einsatz von Umformverfahren bietet hierfür besonders hohe Optimierungspotentiale gegenüber aktuellen Zahnradherstellungsprozessen. Speziell das Kaltwalzen von Verzahnungen typischer Einsatz- und Vergütungsstähle besitzt gegenüber derzeitig angewendeten spanenden Fertigungs-verfahren zum Vorverzahnen signifikant vorteilhafte Charakteristika. Bezogen auf die fertige Verzahnung kann je nach Verzahnungsparametern eine Materialersparnis bis zu 30 % erreicht werden. Als weitere Vorteile umformender Herstellung evolventischer Verzahnungsprofile durch Kaltwalzen können genannt werden: extrem kurze Prozesszeiten, vollständige Materialausnutzung, Wegfall der Späneentsorgung, konturangepasster Faserverlauf und minimalster thermischer Verzug bei Wärmebehandlungsmaßnahmen. Kaltverfestigungen im tragenden Flankenbereich um 40 % sowie im Zahnfußbereich bis 80% bezogen auf die Grundhärte sowie hohe realisierbare Oberflächengüten von Ra=0,4mm/Rz=1,5mm sind Vorteile für Bauteilanwendungen ohne nachfolgende Wärme-behandlung. Neue Erkenntnisse in der Prozesssimulation ermöglichen zudem eine Überprüfung der belastungsoptimierten Werkzeug- und Verfahrensauslegung und minimieren kosten- und zeitintensive Optimierungsschleifen. Die immer bedeutender werdende Forderung nach Fertigungsverfahren, welche bei Sollqualität der Endprodukte und kürzesten Fertigungszeiten eine optimale Nutzung des Rohmaterials gewährleisten, wird perspektivisch zu einer immer breiteren Anwendung umformender Verzahnungsfertigung führen.

New transmission developments and the related component manufacturing focus on cost and efficiency optimisation of current manufacturing processes while ensuring the required part quality and performance characteristics. Forming processes offer particularly high optimisation potential compared to the actual gear fabrication processes. Especially the gear cold rolling of typical case hardening and heat-treated steels has significant advantageous characteristics compared to conventional cutting processes of pre-gearing (e.g. gear hobbing). Based on the finished gear, material savings up to 30% depending on the gear geometry can be achieved. Other advantages of forming involute tooth profiles by cold rolling are extremely short process times, no material loss, elimination of waste removal, contour related and refined grain structure and minimal thermal distortion after heat treatment processes. 40% strain hardening of the gear flank zone, 80% of the tooth root area compared to basic hardness as well as high achievable surface roughnesses of Ra = 0.4 mm/ Rz = 1.5 mm are advantageous for applications without subsequent heat treatment. The latest investigations in process simulation allow a review of the load optimised tool and process design. The process simulation reduces cost and time-consuming optimisation loops. The increasingly demand for short manufacturing processes with optimal use of raw materials that ensure the quality of final products, will increase the application of gear forming technologies in the future.