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Professur Mikrofertigungstechnik
Professur Mikrofertigungstechnik
Titel des Projektes: Auslegung und Erzeugung von Dichtringgegenlaufflächen mit Verfahren mit geometrisch bestimmten Schneiden – Dirigeo
Laufzeit: 06/2020 – 05/2022
Projektträger: Deutsche Forschungsgemeinschaft
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Andreas Schubert
Mitarbeiter: František Žůrek, M. Sc.
Projektpartner: Lehrstuhl für Maschinenelemente und Getriebetechnik – MEGT (TU Kaiserslautern)
Zusammenfassung:

Zur Abdichtung von Wellen im drucklosen Betrieb oder bei geringem Druckunterschied kommen überwiegend Radialwellendichtringe zum Einsatz. Deren konstruktiver Aufbau führt bei einer Rotation der Welle zu einer axialen Förderung des Schmierstoffs, die immer in Richtung der Ölseite stattfindet. Jedoch kann auch die Oberflächenfeingestalt der Dichtringgegenlauffläche (DRGF) eine Förderwirkung erzeugen. Als maßgebliche Ursache gelten sogenannte Drallstrukturen. Unter Makrodrall werden periodische, gerichtete Strukturen, wie beispielsweise Vorschubriefen, verstanden. Als Mikrodrall gelten Mikrostrukturen, deren Hauptrichtung eine Rechtwinkligkeitsabweichung zur Werkstückachse aufweist. Die DRGF sollte deshalb möglichst drallfrei sein, wobei bis heute keine einheitlichen Grenzwerte für Makro- bzw. Mikrodrallkenngrößen existieren. Das Schleifen im Einstich gilt als Standardverfahren für die Endbearbeitung von DRGF, da es sich in der Regel um gehärtete Stahlwerkstoffe handelt. Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten weist es jedoch zahlreiche Nachteile wie hohe Investitionskosten, eine geringe Flexibilität sowie einen durch das Ausfunken hohen Anteil an nicht wertschöpfender Bearbeitungszeit auf. Eine Substitution des Schleifens durch Hartdrehen bietet ein hohes Potenzial zur Kostenreduzierung. Bislang fehlt es jedoch an einem ganzheitlichen Verständnis der Wirkzusammenhänge zwischen den Prozessparametern, der Oberflächenfeingestalt und den funktionalen Eigenschaften der DRGF.

Ziel dieses Vorhabens ist ein vertieftes Verständnis der Zusammenhänge zwischen den Prozessparametern beim Hartdrehen, der resultierenden Oberflächenfeingestalt der DRGF sowie deren funktionalen Eigenschaften im Dichtkontakt. Hierzu werden Zerspanungs- und Prüfstandsversuche sowie die computergestützte Prozess- und EHD-Simulation eingesetzt. Ein weiteres Ziel ist die Ermittlung von Kenngrößen zur funktionsbezogenen Beschreibung hartgedrehter DRGF. Für das Außenlängsdrehen wird durch eine Variation der Schnittwerte und der Schneideneckengeometrie zunächst der Einfluss der genormten Makrodrallkenngrößen auf den Förderwert und das Reibmoment der DRGF untersucht. Anschließend ist eine gezielte Beeinflussung des stochastischen Anteils der Rauheit durch die Auswahl unterschiedlicher Schneidkantengeometrien und Korngrößen des CBN-Schneidstoffs unter Berücksichtigung des Werkzeugverschleißes geplant. Die Erkenntnisse fließen anschließend in die Qualifizierung des Start-Stopp-Drehens ein. Es handelt sich hierbei um ein speziell entwickeltes Drehverfahren, bei dem DRGF mit einem ausgeprägten Nulldrall erzeugt werden, die in Voruntersuchungen bereits sehr geringe Förderwerte aufwiesen.


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