Diametal: Mikroverzahnung simulieren Schneller zu funktionssicherer Mikroverzahnung

Redakteur: Konrad Mücke

Schneller und zuverlässiger lassen sich Mikroverzahnungen für die Feinmechanik, für Messgeräte und für Uhren mit der Simulationssoftware «Virtuelle Verzahnung» von der Diametal AG konstruieren und fertigen. Sie zeigt Profilfehler an Zahnflanken, -spitzen und -grund.

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Abweichungen von der idealen Zahngeometrie schnell berechnet und erkannt: Beim Konzipieren von Mikroverzahnungen sorgt die Simulation «Virtuelle Verzahnung» von Diametal für kurze Durchlaufzeiten und höchste Prozesssicherheit.
Abweichungen von der idealen Zahngeometrie schnell berechnet und erkannt: Beim Konzipieren von Mikroverzahnungen sorgt die Simulation «Virtuelle Verzahnung» von Diametal für kurze Durchlaufzeiten und höchste Prozesssicherheit.
(Bild: Diametal AG)

Mikrozahnräder werden überwiegend mit Abwälzfräsern gefertigt. Dabei weichen die tatsächlich beim Fräsen entstehenden Zahnformen, je nach Zahngeometrie und Abmessung der Zahnräder, vom idealen Zahnprofil ab. Abhängig von der Verzahnungsgeometrie, Evolvente oder Zykloide, und den Verhältnissen von Durchmesser, Zähnezahl und Modul kann dies die Zahnflanken, die Zahnspitze oder den Zahngrund betreffen. Bisher konnte man diese Abweichungen erst nach dem Fertigen der ersten Prototypen erkennen und messen. Je nach erforderlicher Profilgenauigkeit waren mehrere Iterationsschritte erforderlich und mehrere korrigierte Abwälzfräser herzustellen, bis das für die Ganggenauigkeit der Verzahnung bestmögliche Zahnprofil erreicht war.

Geometriefehler beim Konstruieren erkennen

Deutlich schneller und einfacher arbeiten Konstrukteure beim Berechnen und Konstruieren von Mikroverzahnungen dagegen jetzt mit der Software «Virtuelle Verzahnung». Sie erkennt beim Konstruieren der Verzahnungsfräser, an welchen Positionen auf den Zahnflanken, an der Zahnspitze oder im Zahngrund das Verzahnungswerkzeug zu korrigieren ist. Meist betrifft dies Evolventenverzahnungen mit kleinen Modulen und nur wenigen Zähnen am Umfang sowie Mikrozahnräder mit einer im Verhältnis zum Durchmesser besonders grossen Zähnezahl. Bei Ersteren ist der Abwälzfräser zu korrigieren, um einen funktionssicheren Zahngrund zu fertigen. Bei Mikrozahnrädern hingegen ergibt sich oft eine von der idealen Geometrie abweichende Zahnspitze.

Schneller zur optimalen Zahngeometrie

Diametal in Biel, als kompetenter Hersteller von Abwälzfräsern für Mikroverzahnungen, simuliert mit der selbst entwickelten Software alle im Lohnauftrag zu fertigenden Verzahnungen und Abwälzfräser. So erhalten Auftraggeber bereits vor dem Fertigen der Abwälzfräser eine ausführliche Information über die tatsächlich beim Abwälzfräsen zu verwirklichende Zahngeometrie und die möglichen Korrekturen.

Diese Leistung stellt Diametal nunmehr auch anderen Unternehmen zur Verfügung. Diese können ihre konzipierten Mikroverzahnungen vor dem Anfertigen von Abwälzfräsern simulieren lassen. Innerhalb kürzester Durchlaufzeit können sie mögliche Abweichungen von der idealen Zahngeometrie erkennen, unterschiedliche Korrekturen an den Abwälzfräsern vorgeben und anhand der Simulation die real herstellbaren Zahngeometrien prüfen.

Die Software von Diametal eignet sich für Evolventen- und Zykloidverzahnungen sowie für Abwälz-, Form- und Schaftfräser. Die berechneten Zahngeometrien werden in einer 2D-Ansicht (dxf-Datei) der geforderten/idealen Zahngeometrie gegenübergestellt. So lassen sich Abweichungen, die beim realen Fräsen entstehen würden, schnell und sicher erkennen. Mit dem virtuellen Optimieren der Verzahnungsfräser verkürzen Fertigungsbetriebe erheblich die Durchlaufzeiten beim Konzipieren und Fertigen von Mikroverzahnungen. Zudem können sie zuverlässig (unausweichliche) Abweichungen vom idealen Zahnprofil im Voraus berechnen und die für ihre Forderungen an Ganggenauigkeit und Funktion der Mikroverzahnung optimale Zahngeometrie auswählen.

Prozess- und Maschinenparameter berücksichtigen

Eine spezielle Variante der Software «Virtuelle Verzahnung» berücksichtigt anhand von effektiven Maschinenparametern zusätzlich die realen Geometrien, Steifigkeiten und das Schwingungsverhalten der Wälzfräsmaschinen. Dadurch lassen sich bei Genauigkeiten im Bereich weniger µm die tatsächlich zu fertigenden Zahngeometrien vorausberechnen und darstellen. Speziell bei Mikroverzahnungen mit wenigen Zehntelmillimetern Durchmesser der Zahnräder können sich bereits kleinste Toleranzen und Abweichungen in den Zahnformen deutlich auf die Funktion, die Laufruhe und die Ganggenauigkeit der Verzahnung auswirken. Beim Konzipieren solcher Verzahnungen sorgt die von Diametal realisierte Simulation künftig für kürzeste Durchlaufzeiten und höchste Prozesssicherheit. SMM

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