Tomografia komputerowa w metrologii kół zębatych

Niniejszy artykuł analizuje zastosowanie tomografii komputerowej (CT) w metrologii kół zębatych, koncentrując się w szczególności na bezpośrednim porównaniu parametrów kół zębatych z dotykowymi urządzeniami do pomiaru kół zębatych. Celem jest zademonstrowanie imponujących możliwości technologii tomografii komputerowej w dziedzinie metrologii kół zębatych i pokazanie głównych zalet tomografii komputerowej exaCT w metrologii kół zębatych.

Przemysłowa tomografia komputerowa od kilku lat ma ugruntowaną pozycję w metrologii wymiarowej. Często jest to jedyny sposób na sprawdzenie tolerancji geometrycznej komponentów, szczególnie w przypadku określania złożonych geometrii, które nie są dostępne za pomocą innych metod optycznych lub dotykowych. Główną zaletą tej technologii jest to, że oprócz kontroli geometrycznej, materiał komponentu może być również sprawdzany pod kątem wad, aby uniknąć awarii komponentów w tym zakresie.

‍

Analiza możliwości pomiarowych technologii tomografii komputerowej kół zębatych Potencjalne zastosowanie tomografii komputerowej w metrologii kół zębatych jest nadal stosunkowo mało znane. Powodem tego jest fakt, że nie było jeszcze możliwe przeanalizowanie danych pomiarowych TK zgodnie z istniejącymi standardami metrologii kół zębatych. Spowodowało to brak identyfikowalności. Brak dowodu możliwości do tej pory uniemożliwiał jego wykorzystanie w zapewnieniu jakości. WENZEL Z tego powodu, jako wieloletni producent wysoce precyzyjnych maszyn do pomiaru kół zębatych i szybkich urządzeń pomiarowych do tomografii komputerowej, skupiliśmy się ostatnio na połączeniu tych technologii.

Dzięki bezpośredniemu porównaniu parametrów kół zębatych określonych za pomocą pomiarów dotykowych i skanów CT, po raz pierwszy możliwe jest przeanalizowanie możliwości pomiarowych technologii CT na kołach zębatych. Niniejszy artykuł ma na celu poinformowanie menedżerów ds. jakości w technologii pomiaru kół zębatych o aktualnym stanie wiedzy, a tym samym przyczynienie się do wzmocnienia roli tomografii komputerowej jako technologii pomiaru kół zębatych.

‍

Zalety i trudności związane z plastikowymi kołami zębatymi Ze względu na oszczędność energii, przemysłowy wybór materiałów na komponenty maszyn coraz częściej odchodzi od cięższych stopów metali na rzecz lekkich tworzyw sztucznych. Jednak oprócz sprawdzenia geometrycznej specyfikacji produktu, wymaga to również dodatkowych testów potencjalnej trwałości elementów niemetalowych. Powszechnie wiadomo, że trwałość elementów maszyn wykonanych z tworzyw sztucznych jest bardziej narażona na wady materiałowe niż ich odpowiedniki wykonane z twardszych stopów metali. WENZEL Przemysłowe tomografy komputerowe pokazują, że nie zawsze musi się to wiązać ze wzrostem kosztów.

Przemysłowa tomografia komputerowa z wykorzystaniem promieniowania rentgenowskiego jest idealna do nieniszczących badań tworzyw sztucznych. W celu ustanowienia technologii tomografii komputerowej jako niezawodnej metody pomiaru kół zębatych, porównano ze sobą różne pomiary parametrów kół zębatych. Skany CT są oceniane na podstawie dotykowych pomiarów referencyjnych. Przedstawiona metoda identyfikowalnego pomiaru wymiarów kół zębatych za pomocą tomografii komputerowej opiera się na sprawdzonych wytycznych ISO 10360, a w szczególności VDI/VDE 2612/13 dla pomiarów gwintów i kół zębatych.

‍

Przeprowadzone testy Jako obiekt testowy wybrano koło zębate czołowe o pełnej średnicy i module normalnym 1,2 mm wykonane z tworzywa sztucznego.

Rozmiar obiektu pomiarowego jest bardzo ważnym parametrem w tomografii komputerowej. WENZEL Seria tomografów komputerowych exaCT została zaprojektowana do precyzyjnego pomiaru bardzo małych lub, opcjonalnie, dużych elementów. Decydującą zaletą w zakresie oszczędności kosztów jest to, że używany exaCT L 225, z jego wyjątkową wydajnością maks. 225 kV, oferuje również możliwość pomiaru kilku obiektów jednocześnie

‍

Jest to możliwe, jeśli rozmiar obiektu pomiarowego jest w pewnej relacji do jego zmiennych charakterystycznych lub odwrotnie. W przypadku kół zębatych jest to średnica koła i moduł. Wybrane koło zębate o średnicy około 45 mm i module 1,2 mm spełnia te warunki i dlatego może być wykorzystywane do dalszych testów pomiarów palet wieloczęściowych w przyszłości.

WENZEL Maszyna do pomiaru kół zębatych GT 450 używana jako urządzenie referencyjne jest wysoce precyzyjną maszyną do pomiaru kół zębatych. Jej zalety polegają na precyzyjnym i szybkim pomiarze kół zębatych w przekładniach. Kolejną szczególną cechą GT 450 jest zastosowane oprogramowanie WM | Gear. Oprogramowanie umożliwia zarówno sterowanie maszyną, jak i ocenę punktów pomiarowych. WM | Gear przejmuje gwintowanie elementu sondy mechanicznej w przekładni, rejestrowanie punktów pomiarowych i znormalizowaną ocenę chmury punktów dotykowych.

Wszelkie przekładnie zębate, walcowe, śrubowe i ślimakowe mogą być analizowane w ich wariantach wewnętrznych lub zewnętrznych. WENZEL Oprogramowanie posiada ekskluzywny interfejs zwany "wirtualną współrzędnościową maszyną pomiarową". WENZEL WENZEL Dzięki temu nie trzeba już przeprowadzać pomiarów za pomocą sterowania CNC współrzędnościowej maszyny pomiarowej, ale można je wykonać 1:1 wirtualnie w pamięci komputera przy użyciu danych CT tomografu komputerowego.

‍

Rysunki przedstawiają wyniki raportów pomiarowych dla plastikowej przekładni czołowej. Niebieskie linie reprezentują punkty pomiarowe, podczas gdy czarne linie proste reprezentują teoretyczny kontur. Czarny kwadrat na kwadracie papieru raportu odpowiada odchyleniu 0,25 µm w tym ustawieniu. Wyniki pomiarów wykazują bardzo dobrą zgodność.

Ogólnie rzecz biorąc, dla wszystkich parametrów przekładni określono maksymalne odchylenie mniejsze niż 5 mikrometrów. Średnie odchylenia są nawet mniejsze niż trzy mikrometry. Chociaż są to wstępne wyniki, osiągnięta dokładność jest wyjątkowa. WENZEL Wyniki potwierdzają przydatność serii exaCT jako urządzenia pomiarowego do kół zębatych z tworzyw sztucznych.

Zwykle wymagane klasy jakości dla kół plastikowych od 5 do 10 mogą być niezawodnie testowane przy użyciu metody CT. Wynika to głównie z faktu, że w przeciwieństwie do zakresu dotykowego, rozmiar sondy może być praktycznie dowolny w metodzie CT.

Wnioski: WENZEL Systemy tomografii komputerowej exaCT umożliwiają szybki i bardzo dokładny pomiar kół zębatych i innych elementów z tworzyw sztucznych. W porównaniu z tradycyjnymi metodami, urządzenia te oferują znaczną oszczędność czasu i kilka zalet: Inspekcję wewnętrznych i zewnętrznych kół zębatych, badanie gęstości i struktury materiału oraz tworzenie modeli 3D do dalszych analiz. WENZEL Technologia CT umożliwia firmom z branży przekładni zębatych rozpoznawanie wad produktów na wczesnym etapie, podnoszenie jakości produktów i zwiększanie wydajności procesu produkcyjnego.

‍

Autor: Dr Uwe Hilpert, Product Manager CT

‍

‍