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29.03.2017

Verzahnungsmesssystem 300GMSL von Gleason

Laser revolutioniert Verzahnungsvermessung

Ein Verzahnungsmesssystem vermisst in kurzer Zeit ganzheitlich die Zahnflanken an Getrieben und erzielt einen hohen Durchsatz. Die gewonnenen Erkenntnisse nutzen sowohl der Prozessanalyse als auch der Produktentwicklung.

Verzahnungsmesssystem 300GMSL (© Gleason)

Ob Automobil, Luft- und Raumfahrt oder klassische Industrie: Die Anforderungen an die Verzahnungen in Getrieben steigen permanent. Mit entsprechend hoher Qualität in der Verzahnung arbeiten die Getriebe effektiv, außerdem ist selbst bei höheren Drehzahlen das Geräuschverhalten verbessert. Das Verzahnungsmesssystem 300GMSL von Gleason, Dayton/USA, ist ein Analyseinstrument, das die Zahnflanken ganzheitlich vermisst – bei extrem kurzen Messzeiten (Bild 1). Die gewonnenen Erkenntnisse nutzen sowohl der Prozessanalyse als auch der Produktentwicklung.

Ein Laserstrahl scannt laut Hersteller mit hoher Geschwindigkeit in nur einer einzigen Überfahrt die Oberfläche der Zahnform und generiert Daten mit extrem hoher Auflösung. Aus diesen Daten lassen sich mithilfe eines hinterlegten Algorithmus die Form-, Winkel- und Gesamtabweichung gemäß den Richtlinien aus den gültigen Normen bestimmen – die Ergebnisse entsprechen dabei denen einer konventionellen taktilen Messung. Alternativ werden die Zahnform als dreidimensionales Abbild und deren Abweichungen von der Idealform in Falschfarben dargestellt. Änderungen des nominellen oder konstruktiven Profils werden positiv oder negativ dar- gestellt.

So lassen sich nach Firmenangaben mithilfe des Laserstrahls aus nur einer einzigen Messung Ergebnisse generieren, für die bei einer konventionellen taktilen Topografiemessung eine Vielzahl von Messstrecken notwendig wäre. Das bedeutet einen Zeitvorteil von bis zu 1000 Prozent gegenüber einer konventionellen taktilen Messung. Die ungleich höhere Datenmenge, die bei diesem optischen Messverfahren entsteht, kann als Grundlage für völlig neue Ansätze in der Prozess- und Produktentwicklung herangezogen werden.

Optimierte Prozessparameter in der Vorbearbeitung

Die 3D-Aufnahme der Verzahnung kann nicht nur die Form an sich darstellen, sondern auch Abweichungen zum Sollmaß aufdecken. Anhand von Falschfarben werden an den Zahnflanken Bereiche mit Über- und/oder Untermaß in abweichender Farbgebung abgebildet.

Wenn der Anwender weiß, an welcher Stelle sein Vorbearbeitungswerkzeug zu viel Material abnimmt und an welcher Stelle zu wenig, kann er direkt in den Prozess eingreifen und die Zahnform verbessern. Damit haben die Zahnflanken für die spätere Endbearbeitung die vorgesehene Form, und das Schleifaufmaß kann auf ein Minimum reduziert werden. Die abschließende Hartfeinbearbeitung weist kürzere Zykluszeiten auf bei gleichzeitig geringerem Verschleiß des Hartfeinbearbeitungswerkzeugs, mit messbaren Produktivitäts- und Effizienzvorteilen.

In der Produktentwicklung ebnet die detaillierte Darstellung der Form den Weg zu komplexeren Bauformen in der Getriebetechnik. Das erweitert die Anwendungsbreite und führt zu höherer Variabilität.

Wird nicht nur das Zahnrad, sondern auch das Ritzel mit dem Laser gescannt, kann aus diesen Daten eine Zahnkontaktanalyse erstellt werden. Nach der Verarbeitung der Daten wird neben der Topografie der beiden Zahnflanken auch die resultierende Kontaktlinie angezeigt. Mithilfe der ganzflächigen Aufnahme kann die Verzahnung viel besser analysiert und optimiert werden, als es bei einer taktilen topografischen Messung der Fall wäre.

Manipulationsfreie Messung

Da der Laserstrahl die Oberfläche berührungsfrei abscannt, gibt es keinen Kontakt zwischen dem Taster und dem Werkstück – und damit keine Manipulation der Werkstückoberfläche. Der Nutzen zeigt sich besonders bei sehr empfindlichen Oberflächen, die bei Berührung beschädigt werden könnten, sowie bei sehr weichen Materialien, wie sie beispielsweise bei Kunststoffzahnrädern eingesetzt werden.

Ganzheitliche Untersuchung von Verzahnungen

Das Verzahnungsmesssystem ist nicht nur für das Laserscannen ausgelegt. Für eine ganzheitliche Zahnvermessung sind neben der berührungslosen Messung der Profil- und Flankenlinie auch das taktile Vermessen von beispielsweise schwer zugänglichen Referenzflächen, eine Oberflächenrauheitsmessung sowie die Schleifbrandprüfung notwendig.

Deshalb finden in der Maschine an einem Tastkopfwechsler bis zu vier unterschiedliche Sensoren Platz: das Lasersystem, der klassische taktile Sensor zum Vermessen und Auswerten der Verzahnung, ein Taster für die Oberflächenrauheitsuntersuchung sowie ein Sensor zur Schleifbrandermittlung nach Barkhausen. Damit vereint die 300GMSL das neue optische Messsystem mit den konventionellen Analysewerkzeugen in einer Maschinenplattform – zur ganzheitlichen Untersuchung von Verzahnungen. W

Gleason Sales (Deutschland)
www.gleason.com

Unternehmensinformation

Gleason Sales (Deutschland)

Daimlerstraße 14
DE 71636 Ludwigsburg
Tel.: 07141 404-0
Fax: 07141 404-500

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