Qualitätsprüfung von Verzahnungen
Die Anforderung an die Qualität von Zahnrädern steigt kontinuierlich. Waren früher die gewünschte Zähnezahl und das Modul bereits ausreichend, ist heute die Qualitätsprüfung hinsichtlich der konstruktiven Anforderungen unabdingbar. Aber warum ist dies so und wie wird geprüft?
Der Grund
Bauräume und Maschinen werden immer kleiner. Zudem sollen sie bei höherer Leistungsdichte auch eine längere Lebensdauer aufweisen. Ein ruhiger Lauf, eine winkelgetreue Übertragung der Drehbewegung und die geforderte Belastbarkeit von Zahnradgetrieben müssen somit sichergestellt sein. Qualitätsprüfungen sind deshalb Pflicht.
Qualitätsprüfung ist nicht = Qualitätsprüfung
Um eine Qualitätsprüfung einzelner Zahnräder professionell und aussagekräftig durchzuführen, sind verschiedene Aspekte zu berücksichtigen. Auch gibt es viele verschiedene Verfahren und Möglichkeiten. Eine vollständige Auflistung ist unverhältnismässig, weshalb wir uns hier auf die von uns angewandten Verfahren konzentrieren. Nämlich jene der geometrischen Prüfung, welche teilweise noch während der Fertigung durchgeführt werden.
Die geometrische Prüfung
Hier werden neben der Einhaltung von Toleranzen ebenfalls speziell für Verzahnungen definierte Grössen messtechnisch geprüft. Zusätzlich werden die Gestaltabweichungen der Oberfläche nach DIN 4760 erfasst, wobei Abweichungen der Oberfläche wiedergegeben werden. Wichtig zu wissen ist, dass bei der Messung der Mass- und Formabweichungen die Bestimmungsgrössen und deren Toleranzen in DIN-Normen festgelegt sind. Die Toleranzen sind dabei in Qualitätsstufen von 1 (kleines Toleranzfeld) bis 12 (grosses Toleranzfeld) gegliedert. Achtung: nebst diesen DIN-Normen gibt es noch verschiedene andere Normen wie z.B. nach ISO, AGMA und JIS. Eine direkte Übertragbarkeit der Normen ist nicht gegeben.
Die wichtigsten Messarten der geometrischen Prüfung
Messen der Zahnweite
Diese erfolgt, um das noch vorhandene Flankenaufmass zu ermitteln und während der Fertigung Werkzeugzustellungen entsprechend einzustellen. Am fertigen Zahnrad wird danach die Zahndicke gemessen und mit der Soll-Auslegung verglichen. Schwankende Aussendurchmesser von Verzahnungswerkzeugen, welche einem stetigen Verschleiss unterworfen sind, machen dieses Vorgehen notwendig.
Profil- und Flankenlinienabweichung
Bei diesem Soll-Ist-Abgleich ist die Kenntnis und Berücksichtigung der vorgesehenen Soll-Geometrie eine Grundvoraussetzung. Profil- und Flankenlinienmessungen werden in der Regel nur an ausgewählten Zähnen durchgeführt. Diese sind gleichmässig über das Zahnrad verteilt. Bei der Messung von vier Zähnen an einer Verzahnung wären die zu messenden Zähne somit um 90° versetzt.
Teilungsabweichung
Bei dieser Messung wird der Abstand zweier benachbarter Zahnflanken aller Zähne am Teilkreis zugrunde gelegt. Die Messung erfolgt im Stirnschnitt der Verzahnung.
Rundlaufabweichung
Die Prüfung der Rundheit ist eine der häufigsten eingesetzten Methoden der Verzahnungsprüfung. Die gemessene Rundlaufabweichung ist dabei die Differenz zwischen dem grössten und dem kleinsten gemessenen radialen Abstand aller Zähne. Diese Abweichung wird immer von beiden Zahnflanken bestimmt und ist ein rechnerischer Wert.
Messung der Summenteilung
Diese lässt sich in die Messung der Einflanken- und Zweiflanken-Wälzabweichung sowie die Prüfung des Tragbildes aufgliedern. Die Abweichung der Summenteilung resultiert in der Rundlaufabweichung der Verzahnung.
Zweiflankenwälzprüfung
Hier werden «fi» und Rundlauf geprüft. Zu beachten ist, dass die Prüfung durch eine Funktionskontrolle – nämlich durch Abtastung und Auswertung der Zweiflankenwälzabweichungen – geschieht und nicht wie bei der Rundlaufabweichung durch Messung.
Die Qualitätskontrolle der Verzahnungen mit den obengenannten Parametern ist bei uns ein integraler Bestandteil während des Produktionsprozesses. Bei Bedarf liefern wir die Zahnräder auch mit den dazugehörigen Messprotokollen.
Übrigens: Falls Sie eine Zweitmeinung benötigen oder bei Ihren Teilen auf Nummer sicher gehen wollen: wir messen und prüfen auch für Sie.
GROB AG Nebikon, Ursula Hofer