Das Messen von Verzahnungen ist im Bereich der kleinsten Toleranzklassen seit jeher ein kritischer Punkt. Die genauesten Messungen erfolgen in der Regel auf Koordinatenmessgeräten. Für schnelle Verzahnungsmessungen im Rahmen der Qualitätssicherung und -steuerung der Produktion wird in der Regel auf spezielle Verzahnungsmessgeräte zurückgegriffen, die darauf ausgerichtet sind, einzelne Verzahnungsmerkmale effizient zu messen. Der reguläre Verzahnungsmessprozess im Fertigungsbetrieb erfolgt entweder über das gezielte Ausschleusen z B. jedes 50 Werkstücks, Reinigen, Temperieren und Messen im klimatisierten Bereich oder durch die Beobachtung einzelner Verzahnungsmerkmale im Automatisierungsbereich des Werkstückabtransports. Im ersten Fall verstreicht ein beachtlicher Zeitraum zwischen der Fertigung selbst und dem Bekanntsein der Messwerte und ist daher das Schliessen eines Regelprozesses im Sinne von Fertigungsstellgrössen eher unwahrscheinlich. Die statistische Messung dient eher der Qualitätssicherung und dem Nachweis. Im zweiten Fall ist der zeitliche Zusammenhang zwar deutlich näher, die Messbedingungen innerhalb der Fertigung stehen jedoch einer hochgenauen Messung entgegen. Zudem ist auch das Zusammenspiel der Dauer des Fertigungsprozesses (einige Sekunden bis einige Minuten) und die Dauer eines Messzyklus zu beachten. Eine 100%-Prüfung aller Verzahnungsmerkmale kann bis heute kaum realisiert werden. Hier behilft man sich meistens mit Gesamtprüfstrategien wie z. B. einer Zweiflankenwälzprüfung oder einer alleinigen Profillinienmessung um eventuelle Veränderungen im Fertigungsprozess sicher und rechtzeitig zu detektieren.
Eine dritte Variante stellt die in-situ-Messung des Werkstücks Zahnrad in der Fertigungsmaschine dar. Folgende Vorteile ergeben sich hier:
- die Messung erfolgt sowohl örtlich als auch zeitlich sehr nah am Prozessgeschehen
- Messergebnisse und Fertigungskorrekturen können direkt und fehlerfrei aufeinander abgebildet werden
Diesen Vorteilen steht in erster Linie der zeitliche Aufwand im Fertigungssystem gegenüber (während des Messens kann nicht produziert werden) und in zweiter Linie der finanzielle Aufwand einer Messeinheit in der Fertigungsmaschine, inklusive Bedienung und Reporting. Zudem muss auch erwähnt werden, dass einige Abweichungen in dieser Messung nicht «sichtbar» oder gar wirksam sind, im Vergleich zur späteren Messung auf einem Verzahnungsmessgerät. Dieser Beitrag stellt bekannte und neue Vor- und Nachteile kritisch gegenüber und zeigt die Chancen neuer Sensorik sowie die aktuellen physikalischen Grenzen in diesem Bereich auf.
Anlass: Schweizer Schleif-Symposium 2022, Vortrag zum Thema: In-situ-Messen von Verzahnungen in der Bearbeitungsmaschine: Herausforderungen und Möglichkeiten / Publikationsdatum: 2022 / Autor: Dr. Anke Günther, Reishauer AG / Sprache: Deutsch
