1. Gear Honing: Characteristics & Specific applications
Matchless Machines & Technology

2. What do we want in a Gear?
Where-ever Gears are used, the characteristics required are:
Noise-less transmission at high speeds
Optimization of power
Wear resistance

3. Why Gear Honing?
The process of Gear Honing is ideally suited for obtaining these characteristics.
By improving the surface finish and the quality of the Geometry of the Gear tooth, we can achieve interference free Gear performance with full contact between the two rolling surfaces.
This gives extremely smooth rolling of the Gear and thereby noiseless operation, excellent power transmission and low wear.

4. What is Gear Honing?
Gear honing is a hard finishing process similar to hard shaving.
The flanks of an external teeth gear and an internal teeth honing ring are in rolling contact with a specified radial pressure at a low cutting speed.
The driven work-piece and tool spindles are crossed at a defined angle.
The superposition of the in-feed movements gives a resulting gliding movement running diagonally from tip to root of the tooth flank.
This produces a micro-cutting process with short cutting point engagement.

5. Advantages of Gear Honing
Favorable surface texture reduces the noise emission in the transmission
Induced residual stresses in tooth flanks increase the bearing capacity
Low cutting speed prevents structure damages (burning)
New machines and tool systems achieve high stock removal rates and direct honing of hardened gears
Quick process and short floor to floor times are ideal for the quantity production
No limitations of gear size; from a small pinion to the final drive gear, all can be honed to perfection!

6. Gear manufacturing as it once was
Green machining
Gear forming (forging, sintering, …)
Green shaving
Heat treatement / Cleaning
Grinding
Hard shaving
Gear honing
Finished gear

7. Gear manufacturing today
Green machining
Gear forming (forging, sintering, …)
Green shaving
Heat treatement / Cleaning
Grinding
Hard shaving
Direct-Honing TM
Gear honing
Fässler Gear Honing
Finished gear

8. Kinematics of Gear Honing:
Workpiece-
spindle
Workpiece
Honing
ring
Tool-spindle
Pic: Fässler HMX 400

9. Distinguishing marks of gear honing
Axial veloc.
Cutting veloc.
Pitch dia.
PCD
Radial veloc.
Surface structure
Cutting velocities 1 … 10 m/s

10. Fässler Technologies Technologies Fässler Gear Honing Hard Broaching
Fässler offers the following technologies:
We have the most focus on the gear honing technology
A second field is the hard broaching technology
The dressing technology for grinding worms is also an important sector
The tool design for all products as a central topic to guarantee the best solution
Fässler Gear Honing
Hard Broaching
Dressing Technology
Tool design and manufacturing
Technologies

11. Fässler HMX-400: 9-Axis HMX-400 X In feed-Axis Z1 Oscillation-Axis
A Cross angle adjusting-Axis
B1 Swivel-Axis
Z2 Headstock-Axis
B2 Headstock rotation-Axis
C1 Honing stone direct drive rotation-Axis
C2 Work piece 1 direct drive rotation-Axis
C3 Work piece 2 direct drive rotation-Axis
Die neue Fässler HMX-400 Zahnrad-Honmaschine verfügt über neun Maschinenachsen, wovon deren vier mit modernster, hochdynamischer Direktantriebstechnologie ausgerüstet sind.
Die Achsen C1, C2 und C3 sind rotatorische, direkt angetriebene Hochpräzisionsachsen für Werkzeug- und Werkstückantrieb. Die Zustellachse wird mit X-Achse und die Pendelachse mit Z1-Achse bezeichnet. Die Pendelbewegung mit der Z1-Achse während des Honens dient dazu, den Honstein in der ganzen Breite gleichmässig auszunutzen. Beim Abrichten wird mit der Pendelachse (Z1-Achse) eine gleichmässigere Oberflächenbeschaffenheit des Werkzeuges nach dem Abrichten erreicht. Zudem kann die Oberflächenrauheit mit der Pendelbewegung noch beeinflusst werden. Dies zeigt sich vor allem bei der Bearbeitung eines innenverzahnten Werkstückes mit einem diamantbeschichteten Werkzeug. Der Achskreuzwinkel zwischen Werkstück und Werkzeug, der für die axiale Schnittgeschwindigkeitskomponente verantwortlich ist, wird mit A-Achse bezeichnet. Flankenmodifikationen können mit Hilfe der rotatorischen B1-Achse durchgeführt werden. Bei der Bearbeitung konischer Räder kann mit der B1-Achse der Konuswinkel eingestellt werden und somit können mit der Fässler HMX-400 auch solche Räder problemlos bearbeitet werden, selbst wenn diese noch zusätzlich eine Breitenballigkeit aufweisen.
Die direkt angetriebenen C2/C3-Achsen können mit Drehzahlen bis hin zu 9000 Upm betrieben werden. Diese Hohlwellenspindeln erlauben die prozessichere Spannung von längeren Wellenteilen bis zu einem Schaftdurchmesser von 60 mm, da die Welle in der Spindel versenkt werden kann und so die Spannung nahe am Prozesspunkt erfolgen kann. Der Werkzeugantrieb C1 ist ebenfalls ein direkt angetriebener Präzisonsantrieb, welcher Drehzahlen bis hin zu 1500 Upm erlaubt, das bei einem lichten Innendurchmesser von 400 mm und einer extrem schmalen Baubreite von 180 mm! Die Vorteile dieses Antriebes liegen in der extrem hohen Steifigkeit und Kompaktheit, was eine sehr grosse Flexibilität bei der Bearbeitung erlaubt. Die Kopplung zwischen Werkstück und Werkzeug findet mit einem elektronischen Getriebe statt, dessen Steifigkeit elektronisch eingestellt werden kann. Nur dank dem Einsatz dieser neuartigen Direktantriebe von Werkstück- und Werkzeugspindeln und der äusserst anspruchsvollem Regelungstechnik, welche zur Synchronisation benötigt wird, lassen sich Teilungsfehler zuverlässig verbessern, was sich in einer bisher kaum erreichbaren Prozessfähigkeit widerspiegelt. Zudem erlaubt dieses Antriebssystem das prozesssichere Einflankenhonen, was bei bestimmten Bauteilen eine vorteilhaftere Bearbeitungsstrategie gestattet.
HMX-400

12. Comparison of Honed vs Ground Gears
The reason of the noiseless behavior of honed gears is the surface structure.
The ground surface in the transverse plane of the gear looks like a saw.
This causes vibrations and the gear is loud.
A honed surface in the transversal cut of the gear looks smoother than the ground gear.
The vibrations are less.

13. The Honing Process allows you to achieve:
Excellent surface finish and extreme small roughness values
Noiseless surface structure
Extreme good wear behavior due to the induction of high compressive residual stresses ( N/mm2).
No thermal stresses; no changes of the material microstructure; no grinding burn!
No bias from the process
Excellent profile and lead qualities (DIN ).
Quite good correction of pitch errors and run out (DIN ).
High process capability because of direct drive technology
Low tooling costs because long tool life of ceramic bonded honing stones
High stock removal possible
Very economic finishing process - especially in mass production
Die Vorteile dieses Verfahrens liegen erwiesenermassen in der günstigen Oberflächenstruktur, welche zu einem geräuscharmen Lauf gehonter Verzahnungen führt. Die guten Verschleisseigenschaften gehonter Verzahnungen sind eine Folge der grossen Druckeigenspannungen bis zu 1600 N/mm2, welche mit diesem Verfahren an der Werkstückoberfläche induziert werden. Zudem sind die thermischen Belastungen aufgrund der geringen Schnittgeschwindigkeiten sehr gering, so dass keine negativen Beeinflussungen an der gehärteten Randschicht auftreten.
Nebst den excellenten Profil- und Flankenformen können mit der neuen Maschinengeneration auch Teilungsfehler gut korrigiert werden. Weiter besticht dieses Verfahren durch die geringen Kosten pro Teil durch sehr hohe Wirtschaftlichkeit.
Heute ist der Zahnrad-Honprozess sehr viel beherrschbarer geworden, was sich durch eine Erhöhung der Prozesssicherheit und eine einfachere Handhabung bemerkbar macht. So lassen sich heute schon in der Auslegungsphase die meisten Prozessparameter zuverlässig vorausberechnen und daraus die richtige Hontechnologie und -strategie für das jeweilige Bauteil ableiten. Unsicherheiten in der Prozessführung können lediglich durch die schwer zu berechnenden Deformationsverhältnisse aufgrund dynamischer Belastung oder dem Verhalten des Kühlschmiermittels hervorgerufen werden. Diese Unsicherheiten liegen auch bei anderen Verfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide vor und sind nicht speziell nur beim Honverfahren problematisch.

14. TIME; COSTING AND ECONOMICS
HONING :
TIME; COSTING AND ECONOMICS

15. Cost comparison between various hard gear finishing processes
400%
350%
300%
Labour cost
Tooling cost
Machine cost
250%
200%
cost [%]
150%
Workpiece data: m
= 2 n
100%
z = 35
alpha = 15°
50%
beta = 33°
b = 15 mm
da = 91mm 0%
Generation
Profile
Combi
Grinding
Direct
Grinding
Green
Honing
Honing™
Shaving

16. Cost comparison between various hard gear finishing processes
The preceding chart compares the manufacturing costs for a specific part for the different manufacturing methods.
This benchmarking was made from a well known gear box manufacturer.
The chart indicates that the cost of the green shaving are lowest.
The manufacturing cost for single direct honing is about 1.5 times higher, the costs for combi honing about 2.2 times higher.

17. Comparison between various hard gear finishing processes

18. Comparison between various hard gear finishing processes

19. Comparison between various hard gear finishing processes

20. Comparison between various hard gear finishing processes

21. Honing : the superior hard finishing process….

22. SPECIAL FEATURES & ADVANTAGES OF FASSLER - HMX
REASONABLE PRICE; INSTALLATION & COMMISSIONING SERVICES IN INR PAYMENT LOCALLY.
FREE SERVICE DURING WARRANTY AVAILABLE LOCALLY
POST WARRANTY AFTER SALES SERVICE AVAILABLE LOCALLY IN INR OR WITH INR PAYABLE AMC.
TECHNICALLY MOST ADVANCED DESIGN - TWIN SPINDLE - FASTEST CYCLE TIME 2-SPINDLE AND 2- HONING STONE CARRIER.
POSSIBILTY OF HONING 2 DIFFERENT GEARS.
FAST SETUP CHANGE
LOWEST RE-DRESSING FREQUENCY
HIGHEST TOOL LIFE
LOWEST TOOL COSTS

23. In Conclusion…. We are confident of our process and our Machine!
We have 3 machines successfully installed at Bajaj for Honing gears of their premium 2 wheelers, and one to be installed shortly.
IF YOU ARE STILL GRINDING YOUR GEARS, YOU CAN GIVE US YOUR GEAR DRAWINGS.
WE WILL CARRY OUT HONING TRIALS AND DO A COMPARATIVE CASE STUDY FOR YOUR REFERENCE.

24. THANK YOU!