Messung der Oberflächengüte zur Überprüfung neuer Herstellungsverfahren für Zahnräder

Optimale Maschinenparameter für optimale Oberflächengüte

Anlässlich der Einführung eines neuen Verzahnungsfräsers des schwedischen Werkzeugherstellers Sandvik Coromant ermittelte das Forschungsteam in einem mathematischen Modell, mit welchen Maschinenparametern Zahnräder mit idealer Oberflächengüte erzielt werden können. Ob sich in der Praxis Zahnflanken mit den von der Simulation berechneten Rauheitswerten auch tastsächlich fertigen lassen, wurde in Folge mit Alicona verifiziert. Der Einsatz der flächenhaften Rauheitsmessung ermöglichte es der Universität Lund, ihre Simulation in entsprechender Qualität zu validieren. "Die flächenhaften Rauheitsmessungen der Zahnflanken haben wir bei Sandvik Coromant durchgeführt und lernten im Zuge dessen Alicona kennen. Die hochgenauen Messungen bei der hohen Messgeschwindigkeit haben uns schnell überzeugt, selbst ein InfiniteFocus Messsystem anzuschaffen", erklärt Forschungsleiter Mattias Svahn.

Rauheit flächenhaft auch an der Zahnflanke messen

Bei der Rauheitsmessung kommt es vor allem darauf an, der dominanten Oberflächenstruktur der Zahnräder Rechnung zu tragen und hierfür die richtige Messtechnologie einzusetzen. Svahn entschied sich deshalb für das Verfahren von Alicona, da mit der profilbasierten Rauheitsmessung keine aussagekräftigen Ergebnisse erzielt werden können. "Mit der profilbasierten Messung kann ich lediglich einen Teil der Oberfläche abbilden. Je nachdem, wo das Profil gelegt wird, kommt es zu einer starken Streuung der Rauheitswerte. Die daraus resultierenden Messwerte sind für das Erstellen und Validieren des Berechnungsmodells nicht aussagekräftig", erklärt der Forschungsleiter und Messexperte. Mit Alicona hingegen lässt sich die Rauheit über die gesamte Fläche, auch an der Zahnflanke, schnell, hochauflösend und wiederholgenau messen. Die Flächentexturparameter Sa, Sq, Sz liefern präzise Werte über die Oberflächengüte.

Formabweichungen zu einem CAD Datensatz bzw. Form- und Lagetoleranzen lassen sich mit der so genannten Differenzmessung bzw. Alicona Inspect verifizieren. Ergänzend zur Form- und Rauheitsmessung nutzt Lund auch die Visualisierungsmöglichkeiten der 3D Datensätze.

Oberflächenmessung inkludiert Form- und Rauheitskennwerte

Die Qualität einer Zahnflanke ist ein Zusammenspiel zwischen ihrer Rauheit und ihrer Geometrie. Die Rauheit der Zahnflanke spielt in mehrerer Hinsicht eine entscheidende Rolle. Sie ist u.a verantwortlich für Schwingungen und damit für die Geräuschentwicklung: Je rauer die Oberfläche, desto lauter wird es. Die gleichmäßige Übertragung der Bewegung im Getriebe hängt wiederum vor allem von den Form- und Lagetoleranzen des Zahnrades ab. Für die Qualitätssicherung der Zahnräder ist daher sowohl eine fundierte Rauheitsmessung als auch die Formmessung unerlässlich.

InfiniteFocus wurde zur Ermittlung von Maschinenparametern für einen Verzahnungsfräser eingesetzt:

• Mit Alicona hat die schwedische Universität Lund in Zusammenarbeit mit Sandvik Coromant verifiziert, ob sich Zahnflanken mit Rauheitswerten fertigen lassen, die vorher in einem Simulationsmodell berechnet wurden.
• Der Einsatz der flächenhaften Rauheitsmessung ermöglichte es dem Forschungsteam, ihre Simulation in entsprechender Qualität zu validieren.
• Sa, Sq und Sz Parameter wurden auch an Zahnflanken messen, die vorher gar nicht zugänglich waren
• Formabweichungen zu einem CAD Datensatz bzw. Form- und Lagetoleranzen wurden mit der Differenzmessung und Alicona Inspect verifiziert.