Zahnradberechnungssoftware...einzigartig & kompromisslos

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1 Einschließlich 3D-Zahnformausgabe zum 5-Achs-Verzahnungsfräsen Unabhängig einsetzbar von Maschinentype und Hersteller Vollständig berechnetes Zahnprofil einschließlich Zahnfuß Identische Zahngeometrie verglichen zur Fertigung auf traditionellen Verzahnungsmaschinen Zahnradberechnungssoftware...einzigartig & kompromisslos

2 GearEngineer DEPO Inhaltsverzeichnis }} Stirnräder Seite Gerad- und Schrägverzahnung 6-7 Außenverzahnungen Innenverzahnungen }} Zahnwellenverbindungen 8-9 }} Kegelräder Gerad- und Schrägverzahnung DIN-Kegel Standard-Kegel Klingelnberg-Kegel }} Spiralkegelräder Klingelnberg Zyklo-Palloid }} TCA Zahnkontaktanalyse Tragbildsimulation }} Datenausgabe 16 }} Prozessablauf 5-Achs-Technologie 17 }} Allgemeine Informationen 18 3

3 DEPO GearEngineer Vorwort }} Was ist GearEngineer? GearEngineer ist eine professionelle Zahnradberechnungssoftware zur Auslegung, Optimierung und Nachrechnung von Verzahnungsgeometrien und beinhaltet neben der Tragfähigkeitsberechnung auch eine Zahnkontaktanalyse (TCA). } Stirnräder (Gerad- und Schrägverzahnung) Außenverzahnungen Innenverzahnungen Zahnwellenverbindungen } Kegelräder (Gerad- und Schrägverzahnung) DIN-Kegel Standard-Kegel Klingelnberg-Kegel } Spiralkegelräder Klingelnberg Zyklo-Palloid Darüber hinaus ermöglicht GearEngineer die Ausgabe von vollständig generierten 3D-Zahnprofilen zum 5-Achs-Verzahnungsfräsen über eine CAD Datenschnittstelle als STEP und IGES Dateien. Die berechneten und erzeugten 3D-Zahnprofile sind identisch zur traditionellen Bearbeitung auf Verzahnungsmaschinen und zeigen keinerlei geometrische Abweichungen. Für eine individuelle Fräsprogrammierung sind die jeweiligen Bereiche im 3D- Zahnprofil bestehend aus Zahnkopf, Zahnflanken und Zahnfuß einzeln selektierbar. }} Wer hat GearEngineer entwickelt? GearEngineer basiert auf der Kooperation der Unternehmen DEPO und GWJ Technology. Die GWJ Technology GmbH ist erfolgreich im Bereich Engineering und Berechnungssoftware für Maschinenelemente am Markt und bekannt über die Softwarelösungen TBK und eassistant. 4

4 GearEngineer DEPO }} Wofür benötigen Sie GearEngineer? Zum Fräsen von komplexen, freien Formen auf Bearbeitungszentren also auch Verzahnungsgeometrien werden 3D-Zahnprofile statt 2D-Werkstückdaten einer Zeichnung benötigt. Da Zahnräder nicht nur Drehbewegungen, sondern auch Drehmomente übertragen, ist es wichtig, dass 5-achsig gefräste Verzahnungen den konventionell gefertigten Zahnprofilgeometrien entsprechen. GearEngineer erzeugt eine identische Zahnform auf dieser Basis entspricht das Laufverhalten und die Festigkeit dieser 5-Achs-gefrästen Verzahnungen den Bearbeitungen auf traditionellen Verzahnungsmaschinen. } Stirnräder: Das Zahnhöhenprofil entspricht einer»evolvente«} Kegelräder: Das Zahnhöhenprofil entspricht einer»oktoide«5

5 DEPO GearEngineer }} Zylindrische Stirnräder (Außen- und Innenverzahnungen, gerad- und schrägverzahnte Ausführung) Profilmodifikationen } Kopfrücknahme linear (Länge der Profilkorrektur: kurz, lang, individuell, alternative Durchmessereingabe) ohne und mit Übergangsbereich } Kopfrücknahme kreisförmig (Länge der Profilkorrektur: kurz, lang, individuell, alternative Durchmessereingabe) } Fußrücknahme linear (Länge der Profilkorrektur: kurz, lang, individuell, alternative Durchmessereingabe) ohne und mit Übergangsbereich } Fußrücknahme kreisförmig (Länge der Profilkorrektur: kurz, lang, individuell, alternative Durchmessereingabe) } Höhenballigkeit (symmetrisch) Breitenmodifikation } Längsballigkeit (symmetrisch, asymmetrisch) } Endrücknahme Einschließlich Tragfähigkeitsberechnung nach DIN 3990 und ISO 6336 Methode B sowie ISO/TR

6 GearEngineer DEPO } Leistungsüberblick Geometrie von einzelnen Stirnrädern sowie von Stirnradpaaren nach DIN 3960, DIN 3961, DIN 3964, DIN 3967, DIN 3977 und DIN 868 Berücksichtigung der Profilverschiebung mit Auslegungsfunktion für ausgeglichenes spezifisches Gleiten Betriebsachsabstand vorgebbar, alternativ Ermittlung des Achsabstandes aus vorgegebenen Profilverschiebungs faktoren Zahndickentoleranzen und Achsabstandsabmaße aus Listboxen auswählbar oder individuell definierbar Kopfkantenbruch und Kopfradius am Zahnrad möglich Maximale Zähnezahlen im Stirnradpaarmodul bis z=5000 Genormte Werkzeugbezugsprofile nach ISO 53, DIN 867 und DIN 3972 I und II können gewählt oder individuell vorgegeben werden, Protuberanzwerkzeuge mit und ohne Bearbeitungszugabe, Auslegungsfunktion für Sonderwerkzeuge Werkzeugarten: Wälzfräser, Schneidrad / Stoßrad, konstruierte Evolvente Ermittlung der Prüfmaße für die Verzahnung Ermittlung der Zahndickenabmaße aus gemessenen Werten bzw. aus vorgegebenen Prüfmaßen Darstellung der exakt berechneten Zahnform mit Animation / Simulation des Zahneingriffs Geometrie von Innenverzahnungen mit gleichen Zähnezahlen möglich (für Zahnwellengeometrie DIN 5480 und ähnlich) Tragfähigkeitsberechnung nach DIN 3990 Methode B, ISO 6336 Methode B und ISO/TR mit integrierter Werkstoff- und Schmierstoffdatenbank Berücksichtigung von Schleifkerben Optimale Einsatzhärtetiefe, Vorgabe manuelle Einsatzhärtetiefe und Berücksichtigung in der Festigkeitsberechnung Betriebsweise schwellend, wechselnd oder reversierend Verzahnungswirkungsgrad Berechnung der Sicherheiten für Zeit- und Dauerfestigkeit sowie statische Sicherheit (Zahnfuß, Flanke- bzw. Grübchen, Fressen) Berücksichtigung von Profilmodifikationen: lineare Kopf- und Fußrücknahmen mit und ohne Übergangsbereich, kreisförmige Kopf- und Fußrücknahmen, symmetrische Höhenballigkeit Berücksichtigung von Breiten- bzw. Flankenmodifikationen: Endrücknahmen, symmetrische und asymmetrische Breitenballigkeiten Detailliertes Protokoll im HTML- und PDF (Deutsch und Englisch)-Format Zahnformausgabe: 2D DXF im Stirn- und Normalschnitt, 3D STEP / IGES sowie als Koordinatentextdatei } TCA Zahnkontaktanalyse für Stirnräder (optional) Zahnkontaktanalyse ohne Last für Stirnräder Analyse möglich für gerad- und schrägverzahnte Außen- und Innenstirnräder Möglichkeit der Berücksichtigung von Verlagerungen (Verschiebung), d.h. Berechnung für von der Idealposition abweichende Positionen in horizontaler und vertikaler Richtung Grafische Darstellung des Kontakttragbildes 7

7 DEPO GearEngineer }} Evolventische Zahnwellen- und Zahnnabenprofile } Nach DIN 5480, DIN 5482, ISO 4156, ANSI B92.2M, ANSI B92.1 } Inkl. Prüfmaße und Toleranzen 8

8 GearEngineer DEPO } Leistungsüberblick Geometrie von Passverzahnungen mit Evolventenflanken (Zahnwellenverbindungen) nach DIN 5480, DIN 5482, ISO 4156, ANSI B92.2M, ANSI B92.1 und ähnlich Auswahl der in den Normen enthaltenen Profile inklusive Suchfunktion Individuelle Geometriedefinition möglich Auf Basis einer gewählten Profilgröße werden automatisch Zähnezahl, Profilverschiebungsfaktor, Normalmodul und Eingriffswinkel gesetzt und Kopf- und Fußkreisdurchmesser berechnet Werkzeugarten: Wälzfräser, Schneid- bzw. Stoßrad und konstruierte Evolvente verfügbar Werkzeugbezugsprofile nach DIN 5480 für Räumen, Wälzfräsen, Wälzstoßen und Kaltwalzen sowie für Durchmesserzentrierung sind auswählbar oder können individuell vorgegeben bzw. ausgelegt werden Werkzeugbezugsprofile für DIN 5482, ISO 4156, ANSI B92.2M und ANSI B92.1 sind ebenfalls auswählbar Verzahnungsqualität und Abmaßreihe nach den entsprechenden Normen wählbar Ermittlung der Prüfmaße für die Verzahnung Ermittlung der Zahndickenabmaße aus gemessenen Werten bzw. aus vorgegebenen Prüfmaßen Berechnung des Normal- und Verdrehflankenspiels Darstellung der exakt berechneten Zahnform Festigkeitsberechnung nach Niemann, Winter, Höhn Berücksichtigung unterschiedlicher Lastein- bzw. -ableitungen mit Lastverteilungsfaktor nach DIN 6892 Auslegungsfunktionen Berücksichtigung von Lastspitzen und Wechseldrehmoment Ermittlung der zulässigen Pressungen aus Werkstoffkennwerten Berechnung der Flächenpressungen und der Sicherheiten für Betriebsbelastung und maximale Belastung für Welle und Nabe Detailliertes Protokoll im HTML- und PDF-Format (Deutsch / Englisch) Ausgabe der genauen Zahnform als 3D STEP/IGES: Volumenmodell, Flächenmodell der Zahnlücke (Einzelflächen für Flanken und Fußkurven auswählbar, inkl. individueller Verlängerungen/Überstände an den Zahnenden und am Kopfkreisdurchmesser) und Leitkurven Ausgabe von Sollmessdaten (Koordinatentextdatei von Flankenpunkten gemäß eines vom Anwender vorgegebenen Messgitters) 9

9 DEPO GearEngineer }} Gerade und schräge Kegelräder nach ISO und DIN 3971 Einschließlich Tragfähigkeitsberechnung nach ISO } Klingelnberg-Kegelradform: (konstante Zahnhöhe) Kopf-, Fuß- und Teilkegel laufen parallel } DIN-Kegelradform: (Gleason) Kopf-, Fuß- und Teilkegel treffen sich in einem Punkt } Standard-Kegelradform: (Gleason / Konvoid) Fuß- und Teilkegel treffen sich in einem Punkt 10

10 GearEngineer DEPO } Leistungsüberblick Zahnformberechnung analog zur herkömmlichen Fertigung auf traditionellen Kegelradfräsmaschinen. Das Zahnhöhenprofil entspricht einer Oktoide. Geometrie von gerad- und schrägverzahnten Kegelrädern nach ISO und DIN 3971 DIN-Kegelradform: Kopf-, Fuß- und Teilkegel treffen sich in einem Punkt (Gleason) Klingelnberg-Kegelradform: Kopf-, Fuß- und Teilkegel laufen parallel (konstante Zahnhöhe) Standard-Kegelradform: Fuß- und Teilkegel treffen sich in einem Punkt (Gleason / Konvoid) Berücksichtigung von Profilhöhen- und Profilseitenverschiebung Kegelradpaare mit Achswinkel gleich 90, ohne Achsversatz Optional: Kegelradpaare mit Achswinkel ungleich 90, ohne Achsversatz Werkzeugdaten individuell vorgebbar Berechnung der Profil-, Sprung- und Gesamtüberdeckung Drehmaße mit Kegellängen und Winkeln, Berechnung sowie direkte Vorgabe des Einbaumaßes Vorschläge für Flankenspiele nach Klingelnberg oder Niemann sowie individuelle Vorgabe möglich Ermittlung der Zahnhöhen, Zahndicken und Zahndickensehnen für spielfreie Verzahnung Toleranzen DIN 3965 für Abweichungen einzelner Bestimmungsgrößen; Achsenwinkel- und Achsenschnittpunktabweichungen Berücksichtigung von Längs- bzw. Breitenballigkeiten Tragfähigkeitsberechnung nach ISO mit integrierter Werkstoff- und Schmierstoffdatenbank detailliertes Protokoll im HTML- und PDF (Deutsch und Englisch)-Format CAD-Datenausgabe: 3D STEP / IGES einschließlich } TCA Zahnkontaktanalyse für Kegelräder Zahnkontaktanalyse ohne Last für Kegelräder Analyse möglich für gerad- und schrägverzahnte Kegelräder Möglichkeit der Berücksichtigung von Verlagerungen (Verschiebung), d.h. Berechnung für von der Idealposition abweichende Positionen in horizontaler und vertikaler Richtung Grafische Darstellung des Kontakttragbildes 11

11 DEPO GearEngineer }} Spiralkegelräder Zyklo-Palloid nach Klingelnberg KN 3028 / ISO Einschließlich Tragfähigkeitsberechnung nach ISO (ohne Achsversatz) GearEngineer ermöglicht dieselbe Berechnung von Klingelnberg Zyklo-Palloid Spiralkegelrädern wie bei einer Bearbeitung auf Klingelnberg Kegelradfräsmaschinen. Wie beim Klingelnberg Original entspricht das Zahnhöhenprofil einer Oktoide sowie die Flanken leitlinie einer Epizykloide. Darüber hinaus eröffnet das 5-Achs-Fräsen zusätzliche konstruktive Freiheiten zur Auslegungsoptimierung, da keine Abhängigkeit mehr zur traditionellen Maschinenkinematik und deren profilierten Kegelradmessern besteht. Nachstehend einige prägnante Modifikationsbeispiele: } Der Flugkreisradius sowie die Messergangzahl können entsprechend der traditionell verwendeten Messerköpfe oder als freie Eingabe definiert werden. } Das Werkzeugbezugsprofil kann analog zu den Klingelnberg Messersätzen oder abweichend in der Geometrieberechnung berücksichtigt werden. } Neben Längs- bzw. Breitenballigkeiten können auch Höhenballigkeiten frei gewählt, berechnet und im 3D-Modell integriert werden. Möglich ist dies wahlweise für Rad, Ritzel oder Rad + Ritzel. } Beim traditionellen Herstellverfahren auf Kegelradfräsmaschinen können Modifikationen nur im begrenzten Rahmen im Zusammenspiel der Maschinenperipherie mit werkstückbezogenen, profilierten Kegelradmessern berücksichtigt werden. } GearEngineer ermöglicht die Kontrolle der zusätzlichen Modifikationseingaben durch eine integrierte Tragfähigkeits berechnung und Tragbildsimulation. } Die Weich- und Hartbearbeitung (Schruppen, Zahnfuß, Zahnflankenschlichten) erfolgt auf demselben 5-achs-simultanfähigen Bearbeitungszentrum mit unprofilierten VHM Fräswerkzeugen. 12

12 GearEngineer DEPO } Leistungsüberblick Zahnformberechnung analog zur herkömmlichen Fertigung auf traditionellen Kegelradfräsmaschinen. Das Zahnhöhenprofil entspricht einer Oktoide, die Flankenleitlinie einer Epizykloide. Geometrie von Zyklo-Palloid verzahnten Kegelrädern nach Klingelnberg KN 3028 / ISO Klingelnberg-Kegelradform: Kopf-, Fuß- und Teilkegel laufen parallel (konstante Zahnhöhe) Berücksichtigung von Profilhöhen- und Profilseitenverschiebung Kegelradpaare mit Achswinkel gleich 90, ohne Achsversatz Optional: Kegelradpaare mit Achswinkel ungleich 90, ohne Achsversatz Werkzeugdaten individuell vorgebbar Berechnung der Profil-, Sprung- und Gesamtüberdeckung Drehmaße mit Kegellängen und Winkeln, Berechnung sowie direkte Vorgabe des Einbaumaßes Bei Zyklo-Palloid Kegelrädern mittlerer Spiralwinkel βm von 0 möglich Vorschläge für Flankenspiele nach Klingelnberg oder Niemann sowie individuelle Vorgabe möglich Ermittlung der Zahnhöhen, Zahndicken und Zahndickensehnen für spielfreie Verzahnung Toleranzen DIN 3965 für Abweichungen einzelner Bestimmungsgrößen; Achsenwinkel- und Achsenschnittpunktabweichungen Berücksichtigung von Modifikationen wie Längs- bzw. Breitenballigkeiten, Höhenballigkeiten, Eingriffs- und Spiralwinkelmodifikationen Tragfähigkeitsberechnung nach ISO mit integrierter Werkstoff- und Schmierstoffdatenbank Detailliertes Protokoll im HTML- und PDF (Deutsch und Englisch)-Format CAD-Datenausgabe: 3D STEP / IGES einschließlich } TCA Zahnkontaktanalyse für Spiralkegelräder Zahnkontaktanalyse ohne Last für Spiralkegelräder Analyse möglich für Spiralkegelräder Möglichkeit der Berücksichtigung von Verlagerungen (Verschiebung), d.h. Berechnung für von der Idealposition abweichende Positionen in horizontaler und vertikaler Richtung Grafische Darstellung des Kontakttragbildes 13

13 DEPO GearEngineer Tragbildkontrolle durch TCA Zahnkontaktanalyse (ohne Last) Jeweils für: } Spiralkegelräder } gerade / schräge Kegelräder } Stirnräder Insbesondere bei Kegelradsätzen ist bereits bei der Auslegung eine Kontrolle des Tragbilds von entscheidender Bedeutung. GearEngineer ermöglicht nach der Basisauslegung des Werkstücksatzes über die TCA Zahnkontaktanalyse eine Berechnung und Simulation des Tragbildes an Rad und Ritzel. Diese Berechnungssimulation kann ähnlich dem Abrollen auf einer Laufprüfmaschine verglichen werden. Das Tragbild wird visuell im 3D-Modell dargestellt. Entspricht die Größe und Lage des Tragbildes nicht der technischen Anwendungsvorgabe, so wird durch Modifikation der Geometriedaten das Zahnkontaktbild angepasst und zwar bevor der erste Span fällt. Abb.: Berechnungsbeispiel Tragbildverlagerungen in Y Darüber hinaus ist eine Berechnung für von der Idealposition abweichende Positionen in horizontaler und vertikaler Richtung integriert, so dass eine Betrachtung des Tragbilds hinsichtlich Verlagerungen (Verschiebungen) in X-, Y- und Z-Richtung gegeben ist. 14

14 GearEngineer DEPO Auf Anhieb deckungsgleiches Ergebnis von Theorie (3D-Modell) und Praxis (Fräsergebnis) Was auf einer traditionellen Kegelradfräsmaschine bisher undenkbar ist, ermöglicht die 5-Achs-Verzahnungstechnologie. Das 3D-Modell und der gefräste Werkstücksatz zeigen auf Anhieb ein deckungsgleiches Tragbild. Damit entfallen beim 5-Achs-Verzahnungsfräsen die beim Einsatz von traditionellen Kegelradfräsmaschinen üblichen Nach- und Korrekturbearbeitungen vom Ritzel bzw. vom Tellerrad. 15

15 DEPO GearEngineer } Datenausgabe: STEP / IGES frei selektierbare Flächen von Zahnkopf, Flanken und Zahnfuß } Volumenmodell } Flächenmodell } Kurven Verlängerte Flächen + Kurven (für präzisen Werkzeuglauf) } Grundkörper } Sollmessdaten Topographiemessung: für Koordinaten-Zahnradmessgeräte und Klingelnberg Zahnradmessgeräte Volumenmodell (vergrößerter Ausschnitt) + verlängerte Flächen + Kurven Volumenmodell Grundkörper 16

16 GearEngineer DEPO } Prozessablauf 5-Achs-Technologie 1 Schritt 1: Berechnung } Die im GearEngineer berechnete und generierte 3D-Zahnform wird in gängigen Formaten als STEP und IGES Datenfiles erzeugt. Der STEP/IGES Datensatz wird in einer CAM Software (z.b. DEPO CAM) geöffnet und ist die Basis für die Fräsprogrammierung. GearEngineer: 3D Zahnform 2 Schritt 2: Programmierung } Unsere Softwarelösungen GearEngineer (Zahnradberechnung CAD) sowie DEPO CAM (Fräsprogrammierung CAM) sind unabhängig vom Hersteller und Maschinentype für unterschiedliche Bearbeitungszentren einsetzbar. CAM Fräsprogrammierung Schritt 3: Fräsbearbeitung 3 } DEPO bietet zur Ergänzung einer abgestimmten Prozesskette die Software DEPO CAM zur komfortablen Fräsprogrammierung sowie 5-achs- simultanfähige vertikale und horizontale Bearbeitungszentren für die flexible Zahnradfertigung an. Bearbeitungszentren unabhängig von Hersteller / Type 17

17 DEPO GearEngineer Allgemeine Informationen Einzelplatzlizenz Systemvoraussetzungen Internetbrowser Windows VISTA, WIN7 oder Windows 8.1, JAVA 1.7 (ORACLE), ausreichend freier Festplatten speicher und USB-Port Internet Explorer (Microsoft), Mozilla Firefox Deutsch Sprache Englisch Chinesisch CAD Datenausgabe Werkstoffdaten Dokumentation Handbuch/Hilfe Softwareschutz 2D: DXF 3D: STEP/IGES Einpflege / Hinterlegung kundenspezifischer Werkstoffe möglich Die Berechnungsergebnisse können über die Erzeugung eines Protokolls dokumentiert werden. HTML & PDF (Deutsch/Englisch) Integrierte Hilfe zu Softwarefunktionen inkl. technischer Informationen Schutz gegen Missbrauch durch USB-Dongle 18

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19 DEPO DEPO unterstützt Sie gerne beim Freiformfräsen von Verzahnungen mit einer Komplettlösung aus einer Hand (Optionen auch einzeln erhältlich) Hochleistungs-Bearbeitungszentren (5-Achs-simultanfähig) Softwarelösungen GearEngineer DEPO CAM Werkzeuge und Werkzeugsysteme Technologiezentrum Für Schulungen, weiterführende Maschinen- und Werkzeugentwicklungen sowie Bearbeitungsstrategien Kontakt: Verkauf Bereich Verzahnung: Frau Verena Knop Tel.: / Fax: / gear@depo.de GearEngineer Broschüre, Vers. 03/2016 Technische Unterstüzung (Fragen hinsichtlich der Softwarenutzung sowie Fragen zur Verzahnung und Kalkulation richten Sie bitte an): DEPO GmbH & Co. KG Von-Liebig-Str Marienfeld Kontaktpersonen: Herr Martin Krieft Tel.: / Fax: / support@depo.de