Blogbeitrag 27.11.2025

Dr. Edder García

Erreichen Kühlschmierstoffe die kritischen Kontaktzonen beim schnellen und unterbrochenen Wälzschälen effektiv? Die Studie »Experimental and multiscale simulation analysis of the lubricant penetration in gear skiving« untersuchte diese Frage durch eine Kombination aus experimentellen Methoden und Multiskalensimulationen und liefert wertvolle Einblicke in das Schmierstoffverhalten [1].

Um ein tieferes Verständnis des Transports von Schmiermittelmolekülen in den direkten Kontaktbereichen zwischen Werkzeug und Span zu gewinnen, wurden die Schnittkräfte für AISI 4140-Stahl experimentell gemessen, Finite-Elemente-Simulationen der Spanbildung durchgeführt, SPH-Simulationen zur Modellierung der Kühlmittelströmung angewandt, Reynolds-Berechnungen mit Kavitation zur Modellierung des Schmiermittels in der Nähe des Werkzeug-Werkstück-Kontakts angewandt und molekulardynamische Simulationen eingesetzt. 

Die Forschungsergebnisse zeigen mehrere Schlüsselfaktoren zur Verbesserung der Schmierung auf: Höhere Kühlmitteldrücke und größere Öffnungswinkel zwischen Span und Werkzeug können die Kavitation verringern und das Eindringen des Schmiermittels verbessern. Darüber hinaus können Oberflächenmerkmale des Werkzeugs, wie z. B. Nanokavitäten, die Rückhaltung des Schmiermittels verbessern, indem sie die Flüssigkeit einschließen, was die Wahrscheinlichkeit eines Trockenkontakts weiter verringert.

Zusammenfassend unterstreicht diese Studie, wie wichtig es ist, die Schmierungsdynamik beim Wälzschälen zu verstehen. Durch die Optimierung der Prozessparameter und des Werkzeugdesigns zur Verbesserung der Schmiermittelzufuhr, -penetration und -rückhaltung können Hersteller eine bessere Leistung und Zuverlässigkeit bei der Herstellung von Hochgeschwindigkeitsgetrieben erzielen.

[1] García, E. J.; Sauer, F.; Haber, M.; Mukherjee, A.; Falk, K.; Schwitzke, C.; Bauer, H.-J.; Moseler, M.; Schulze, V., Experimental and multiscale simulation analysis of the lubricant penetration in gear skiving, Production Engineering 19 (2025) 1373–1394 Link