Influence of manufacturing parameters on gear distortion

Realising the system-oriented approach of “Distortion Engineering”, the influence of multiple parameters on the distortion of cylindrical gears was investigated by design of experiments. Aim of this research work was to investigate the effect of production parameters before the final heat treatment. The established experimental design focuses on the analysis of two main parts of gear distortion. One part is the distortion of the teeth themselves; the other part is a displacement of the teeth due to the distortion of the disk-shaped base body. The selection of the varied parameters is partly based on results of a system-oriented experiment with disks. Therefore several influences on the base body distortion are known. In comparison to the analysis of disk distortion the interpretation of gear distortion measurements requires significantly extended effort. Besides a determination of the distortion of the complex involute tooth profile, it has to be distinguished between a change of the tooth profile and a change of the base body. Gemas dem systemubergreifenden Ansatz des “Distortion Engineering” wurde der Einfluss verschiedener Parameter auf den Verzug von Zylinderradern untersucht. Dabei wurde der Teil der Prozesskette vor dem abschliesende Einsatzharten mittels statistischer Versuchsplanung betrachtet. Die Auswahl der variierten Parameter basiert zum Teil auf Ergebnissen aus einem vorausgehenden Versuchsplan mit Scheiben. Somit konnte davon ausgegangen werden, dass der Grundkorper sich gemas seiner bekannten Charakteristik verzieht. Die Untersuchungen befassten sich dabei mit zwei Aspekten. Zum einen wurde der Verzug der Verzahnung an sich untersucht und zum anderen eine Verlagerung der Verzahnung aufgrund des Verzuges des scheibenformigen Grundkorpers analysiert. Zur Messung und Auswertung der Zahnradverzuge wurde eine aufwandige Strategie entwickelt. Diese ermoglicht neben der Bestimmung des Verzugs des komplexen Evolventenprofils der Zahne auch die Aufdeckung von Korrelationen von Verzahnungs- und Grundkorperabweichungen.