Kurzfassung
Das Ziel der durchgeführten Arbeiten war, den Einfluss unterschiedlicher Bearbeitungsparameter auf die Eigenspannungen von bearbeiteten Ringen aus GKZ-geglühtem Stahl 100Cr6 zu untersuchen. Die mittleren tangentialen Eigenspannungen als Funktion des Vorschubs f, der Schnitttiefe ap und der Schnittgeschwindigkeit vc wurden nach der Drehbearbeitung mit insgesamt 36 Messungen auf der Ringaußenfläche an unzertrennten Ringen ermittelt. Um Informationen über die Verteilung der Eigenspannungen im Ringquerschnitt zu erhalten, wurden Eigenspannungstiefenverläufe für ausgewählte Bearbeitungsparameter und Positionen auf dem Ringumfang aufgenommen. Für den untersuchten Parameterbereich von Maschinenstellgrößen zeigen die Ergebnisse Zugeigenspannungen auf der Oberfläche, die mit steigendem Vorschub zunehmen. Die Eigenspannungen sinken mit steigender Schnitttiefe etwas ab. Die Schnittgeschwindigkeit hat im untersuchten Bereich einen geringen Einfluss. Die gemessenen Eigenspannungstiefenverläufe an unterschiedlichen Umfangspositionen des Rings zeigen lediglich an der Oberfläche einen signifikanten Unterschied. Infolge einer Erhöhung des Vorschubs steigen die Eigenspannungswerte sowohl im Zug- als auch im Druckbereich an. Der qualitative Verlauf ändert sich mit der Variation des Vorschubs nicht. Die Tiefenverteilungen der Eigenspannungen lassen sich mit einem einfachen eindimensionalen Schichtenmodell unter Berücksichtigung der thermisch-mechanischen Beeinflussung durch die Zerspanung erklären.
Towards determining the influence parameters on the distortion of gear wheels made from the steel grade 20MnCr5 (SAE 5120), in this work the analysis of the distortion of disks is presented. The parameter identification was performed by means of the design of experiments (DoE). According to a comprehensive approach to distortion engineering, the entire manufacturing chain was considered from casting to the final heat treatment. Due to the complexity of this manufacturing chain the investigation was divided into two parts, the processes before the final heat treatment and the final heat treatment process itself. Here, in part I, the results of the investigation of the processes before the final heat treatment are discussed while in part II the results of the final heat treatment are presented. Releasing the accumulated distortion potential of the influence parameters of the processes from casting to cutting by a standard case hardening led to characteristic size changes of the disks. For the shape changes the cutting strategy showed a high influence on the change of dishing. Assuming that the cutting strategy can continuously be varied there should be a strategy for which no change of the dishing occurs, which would provide the means for compensation of distortion.
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