Getriebe mit verminderter Drehwinkelabweichung werden im Präzisionsmaschinenbau benötigt, besonders in kontinuierlichen Fertigungsanlagen, in denen eine exakte Folge von Verarbeitungs-stufe zu Stufe gewährleistet sein muß.
Dr.-Ing. G. Liebetrau, Leiter Konstruktion und Entwicklung; R. Presche, Qualitätskontrolle, Tandler, Zahnrad- undGetriebefabrik, Bremen
Für die Druckindustrie ist z.B. eine Schwankung des Drehwinkels pro Umdrehung der Getriebeabtriebswelle auf ein Minimum zu reduzieren, um Fehldrucke wie Wischer zu vermeiden. Abweichungen an Getriebeelementen, die diese Drehwinkelschwankung beeinflussen, sind entsprechend zu tolerieren und im Fertigungsprozeß zu überwachen.
Die Einhaltung einer vom Kunden vorge-gebenen Drehwinkelschwankung bzw. firmenspezifischen Norm wird diesem mit entsprechenden Meßprotokollen dokumentiert. Die Verzahnungsabweichungen fp, fu und Fr haben direkten Einfluß auf die vom Kunden als ein Qualitätskriterium des Getriebes angesehenen Gleichförmigkeit der Übertragung der Drehbewegung von An- zur Abtriebswelle.
Die Abweichungen sind deshalb wichtige Kontrollgrößen im Qualitätssicherungssystem eines Getriebebauers. Der Einfluß der Verzahnungsabweichungen fp, fu und Fr auf die kinematische Funktion, ist nur ein Teil der Qualitätskriterien eines Präzisionsgetriebes der bei der Fertigung zu beachten ist.
Ebenso wichtig ist für den Getriebebauer aber auch die zweite Seite der Sicherung der Funktion eines Getriebes, die Drehmomentenwandlung und die damit im Getriebe ablaufende Kraftübertragung von Flanke zur Gegenflanke.
Diese Kraftübertragung setzt einen möglichst geometrisch idealen Flankenkontakt voraus. Dieser Flankenkontakt wird aber auch durch die zuvor genannten Verzahnungsabweichungen beeinflußt, weshalb ihre Eingrenzung auf bestimmte Werte auch aus dieser Sicht notwendig ist und entsprechend kontrolliert wird. Besonders bei Kegelradgetrieben sei auf die hier notwendige Tragbildeinstellung hingewiesen.
Die Prüfung der Gleichmäßigkeit der Bewegungsübertragung der Räderketten erfolgt analog der Einflankenwälzprüfung für Vor- und Rückflanke. Die Einhaltung der Drehwinkelabweichung auf bestimmte Werte und die Tragbildeinstellung zwingen deshalb den Getriebehersteller in der Serienfertigung dazu, Zahnräder, die bestimmte Werte von Fr überschreiten auszusortieren, und nicht der Montage zuzuleiten.
Drehwinkelabweichung und Tragbild
Im allgemeinen ist die obere Grenze Qualität 6 bei Präzisionsgetrieben mit speziellen Kundenanforderungen. Dabei ist sich der Getriebehersteller bewußt, daß die Drehwinkelabweichung und das Tragbild Sammel-abweichungen sind, die bei entsprechender Selektierung, Zuordnung und Montage auch bei einem Fr schlechter als Qualität 6 durchaus noch für die Kunden akzeptable Werte der Drehwinkelschwankung ermöglichen. Dieser Weg ist allenfalls in der Einzelfer-tigung kostenmäßig begehbar.
Somit kann man aus dieser Sicht bestimmten Bestrebungen, zukünftig auf die Erfassung und Dokumentation von Fr, und damit auf seine Festschreibung in der DIN zu verzichten, als Getriebebauer nicht zustimmen. Man kann es aber auch deswegen nicht, weil nachfolgend beschriebene Problematik der Messung von fp nicht für alle Fälle einen Nachweis von Fr absolut zwingend ermöglicht.
Einfluß der Prüfverfahren
Als Beispiel zur Verdeutlichung dieser Problematik sei folgende Situation betrachtet: Es sei gelungen, eine von Fr abweichungsfreie Verzahnung zu erzeugen, die aber in-folge Werkzeugfehler (z.B. fa) mit konstanten Abweichungen von fp behaftet ist. Die Messung von fp erfolgt kopfkreisgestützt und weist deshalb über den Umfang keine weiteren Schwankungen um den Sollwert aus.
Trotzdem können im nachfolgenden Fer-tigungsprozeß Rundlaufabweichungen auf-treten, die wie zuvor geschildert, vermieden werden müssen.
Wegen des Härtens wird die Bohrung nachträglich geschliffen. Dabei muß die Aufnahme auf einem Prüfbund erfolgen (z.B. Kegelrad-Palloidverzahnung). Dadurch kann für die geschliffene Zahnradachse eine Rundlaufabweichung zur Verzahnung ein-treten.
Dieses Beispiel soll zeigen, daß Prüfverfahren und praktische Gegebenheiten Einfluß auf fp, fu, Fp und Fr haben. Damit wäre bei der Bestimmung von fp nicht absolut zwangsläufig auch die Ermittlung von Fr gegeben, einer Größe, deren Kenntnis der Getriebebauer für die Sicherung der Quali-tät und Funktion eines Getriebes – wie eingangs dargestellt – jedoch unbedingt be-nötigt.
Damit scheint auch aus dieser Sicht ein Verzicht auf den Nachweis von Fr nicht möglich. Zu überprüfen wäre jedoch, eine Verän-derung der Abmaße für Fr, in den für den Maschinenbau gängigen Verzahnungsqualitäten. So erscheinen die Toleranzfelder in der DIN 3962 für Fr recht eng in bezug auf fp, wenn man berücksichtigt, daß beide Großen näherungsweise über tan a mitein-ander verknüpft sind.
Die ständig steigenden Qualitätsforderungen des Maschinenbaus zwingen den Getriebebauer, funktionsbestimmende Einzelabweichungen der Getriebeelemente wie fp, fu und Fr, umfassend im Qualitätssicherungssystem zu beachten.
Weitere Informationen A QE 603
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