Verzahnungsmeßtechnik

In der Fertigungsmeßtechnik wird die Bestimmung der Meßunsicherheit zu einem wichtigen Thema. In einem Beitrag der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) wurden am Beispiel von Koordinatenmeßgeräten (KMG) zwei Verfahren zur Bestimmung dieser Unsicherheit vorgestellt. Im ersten Verfahren erfolgt zunächst die Analyse und Erfassung der verschiedenen Einflüsse. Im nächsten Schritt wird die Auswirkung auf die reale Meßaufgabe durch Berechnungen und Simulation in einem virtuellen KMG abgeschätzt. Eine Alternative zu diesem Verfahren stellt das Substitutionsverfahren dar. Dieses bewährte Meßprinzip benötigt allerdings ein dem Prüfling ähnliches, kalibriertes Normal. Durch den direkten Vergleich von Prüfling und Normal werden die Unsicherheitseinflüsse wesentlich verringert.

Die weiteren Beiträge wurden von Frenco-Mitarbeitern vorgestellt und behandeln aktuelle Problemstellungen und innovative Ideen dazu aus dem Hause des Gastgebers.

Für die Beurteilung von Verzahnungen ist die richtige Bestimmung der Verzahnungsachse von großer Bedeutung, da alle Einzelabweichungen davon beeinflußt werden. Eine mögliche und häufig praktizierte Lösung ist die 2malige Rundlaufmessung der Verzahnung. Dieses Verfahren ist allerdings zeitaufwendig und nicht für alle Meßpunkte repräsentativ, wenn Formabweichungen auftreten. Eine Alternative ist die schnelle rechnerische Bestimmung einer mittleren Verzahnungsachse aus allen Meßpunkten. Erfolgreich eingesetzt wird dieses Verfahren bei der Beurteilung von Zahnrädern der Umformtechnik, aber auch für geräumte, gesinterte oder erodierte Zahnräder. Dadurch wird eine sichere Korrektur von Werkzeugen und Prozeßparametren möglich. Auch bei der Messung von Paßverzahnungen bringt dieses Verfahren deutliche Verbesserungen. Eine optimale Lösung stellt allerdings die Hüllverzahnung dar. Hier liegt aber noch ein erheblicher Entwicklungsbedarf.

Die Bestimmung der Meßunsicherheit steht in engem Zusammenhang mit der Behandlung von Toleranzgrenzen, wie sie in der neuen DIN EN ISO 14253 festgelegt werden. Dieser Normentwurf leistet einen Beitrag für die Qualitätsverbesserung von Produkten und Meßverfahren. Im Bereich höchster Präzision, d.h. in der Lehrenfertigung sind die Meßunsicherheiten im Vergleich zu den Toleranzen aber so groß, daß die Norm nicht anwendbar ist. Es wird eine differenzierte Betrachtungsweise aufgezeigt, die den möglichen Irrtum bei der Annahme oder Zurückweisung von Werkstücken berücksichtigt. Darauf aufbauende Absprachen ermöglichen die wirtschaftliche Fertigung von Lehren mit hoher Genauigkeit.

Der Austausch von Verzahnungsdaten erfolgt heute in den wenigsten Fällen auf elektronischer Basis, obwohl gerade die Verzahnung mit wenigen Parametern beschrieben werden kann. Mit dem Frenco-Verzahnungs-Format soll ein erster Vorschlag für ein unabhängiges Datenformat gemacht werden. Motiviert ist dies durch eigene Erfahrungen mit unleserlichen Fax-Kopien und Fehlern bei der Eingabe der Daten von Hand. Innerbetrieblich realisiert ist die Übertragung von Daten aus der Datenbank für Konstruktion und Berechnung und zur Programmierung der Schleif-und Erodiermaschinen sowie der Verzahnungsmeßgeräte. Ein Datenaustausch mit dem Kunden kann die Daten für die Softwarelösungen des Kunden bereitstellen, wenn die Schnittstelle definiert ist. Der erste Vorschlag ist auf Flexibilität und Erweiterbarkeit ausgelegt und steht zur Disskussion, zu der alle eingeladen sind.

Der abschließende Beitrag stellte neue Verfahren für die fertigungsnahe Messung von Verzahnungen vor. Die Wälzprüfung erfaßt die Abweichungen der Verzahnung in ihrer Summe, die Abrollprüfung ermöglicht auch die Ermittlung von Einzelfehlern. Eine deutliche Verringerung der Meßunsicherheit ist für beide Verfahren möglich, wenn die Fehler der Prüfräder kompensiert werden können. Intelligente Softwarelösungen erlauben es weiterhin, durch unterschiedliche Rollendurchmesser auch das Evolventenprofil zu prüfen. In einem weiteren Schritt, der bereits realisiert ist, kann durch besonders gestaltete Prüfrader die vollständige Topologie aller Zähne eines Zahnrades in Form einer Abwälzprüfung erreicht werden. Gerade in diesem Bereich wird deutlich, wie die erste realisierte Innovation bereits die nächste fördert.

Ein aus diesen Vorträgen ausgewählter Beitrag wird in Kürze an dieser Stelle in ausführlicher Form vorgestellt.

QE: Herr Och, welche Überlegungen führten vor 20 Jahren zur Firmengründung?

! Damals waren für Verzahnungslehren die Engländer marktführend, hatten aber den Nachteil langer Lieferzeiten von bis zu einem Jahr. Dies war Anlaß für uns, in Zusammenarbeit mit einem alteingesessenem Hersteller in Birmingham, der Frost Ltd., die FRENCO GmbH in Deutschland zu gründen.

Zweck des Unternehmens war, die besonderen Ansprüche von deutschen Kunden in Bezug auf Lieferzeit und Qualität besser zu befriedigen.

QE: Der Anfang waren Verzahnungslehren. Wie ging es weiter?

! Da in Deutschland die Verzahnungslehren von der Produktion her doppelt so teuer sind wie in England, mußten wir uns was einfallen lassen und technologisch nach vorne gehen. Dies führte zur Entwicklung neuer Produkte, die es vorher am Markt noch nicht gab. Diese Produkte sind daher einzigartig und konkurrenzlos. Wir haben darauf auch eine Reihe von Patenten.

QE: Sie haben dadurch eine Art “Alleinstellung”?

! Ja. Die meisten unserer Produkte werden nicht vom Wettbewerb hergestellt. Dadurch können wir auch mit großem Erfolg weltweit aktiv sein.

QE: Ihr Unternehmen ist nicht zertifiziert. Warum? Verlangen Ihre Abnehmer dies nicht?

! Bisher noch nicht. Wir betreiben jedoch eine aufwendige Qualitätssicherung für unsere Produkte. Bezüglich Zertifizierung gehen wir hier Schritt für Schritt in diese Richtung und es wäre in absehbarer Zeit kein Problem für uns, ein Zertifikat wie ISO 9000 oder QS 9000 zu erhalten.

QE: Vielen Dank

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