Zahnräder in der Maschine scannen statt tasten

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Blum-Novotest GmbH

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Hoher Aufwand für externe Messungen

Normalerweise wird nach dem Einrichten der Maschine ein Zahnrad geschliffen und dann in den Messraum gebracht. Der Messraum ist manchmal weit entfernt von den Maschinen und grosse Zahnräder können häufig nur mit dem Kran aus der Maschine entnommen und auf der Messmaschine aufgespannt werden. Dies kann sehr viel Zeit kosten, es kommt durchaus vor, dass das Messergebnis erst einige Stunden später vorliegt. Um eine möglichst hohe Maschinenauslastung zu erreichen, kann man das Risiko eingehen und sofort das nächste Zahnrad bearbeiten, auch wenn das Messergebnis des zuvor gefertigten Zahnrads noch nicht vorliegt. Und soll dieses Zahnrad dann nachgearbeitet werden, ist es sehr schwierig, die Originalbedingungen beim Wiederaufspannen herzustellen. Geht hier was schief, kann es teuer werden – oft beträgt der Wert eines einzigen Rohteils über 15 000 Euro.

Oder man installiert eine Messmaschine neben der Schleifanlage, um die Wege zu verkürzen, was jedoch ebenfalls hohe Kosten verursacht. Die reine Messzeit einer Messmaschine unterscheidet sich nicht wesentlich von der eines digilogen Messtasters im Bearbeitungszentrum. Werden jedoch die Umrüst- und Transportzeiten berücksichtigt, bietet das maschinenintegrierte Messen einen erheblichen Zeitvorteil.

Scannende Messung – schnell und zuverlässig

Produktmanager Tobias Schröder erklärt: «Die langwierige Aufnahme der Flankenlinie und des Profils mit den bisher verwendeten digitalen Messtastern ergaben Messzeiten von bis zu einer Viertelstunde. Zudem war nie sicher, dass wir Bearbeitungsfehler – z.B. Riefen – die durch ein defektes Abrichtwerkzeug entstehen können, sicher erkennen. Dies waren die Beweggründe, auf eine scannende Messung umsteigen zu wollen.» Heute zieht die Maschine den Messtaster mit einer Geschwindigkeit von 400 Millimetern pro Minute über die Zahnflanke – die Hardware würde noch wesentlich höhere Geschwindigkeiten erlauben – wobei nach Filterung und statistischer Bereinigung etwa 500 Messpunkte aufgenommen werden. Da dabei die gesamte Linie erfasst wird, werden Grate und Riefen zuverlässig erkannt. Wolfgang Reiser, Entwicklungsleiter von Blum-Novotest, erinnert sich: «Wir haben zum Test mit dem Prototypen ein Haar auf die Zahnflanke geklebt, das wurde noch bei einer Scangeschwindigkeit von zwei Metern pro Minute zuverlässig erkannt. Wir sind daher zuversichtlich, dass mit den digilogen Messtastern auch unter Realbedingungen noch deutlich höhere Geschwindigkeiten möglich sind.»

Messtaster für analoge und digitale Messungen

Heute wird nach dem Abrichten eine Flanke geschliffen und direkt vermessen – so lassen sich Werkzeugfehler sofort erkennen. Andrea Siedmann, Entwicklerin der Messsoftware der Reishauer-Maschinen, beschreibt die Messung: «Der Vorteil des TC76-Digilog ist, dass man sowohl digital wie auch analog messen kann. Der Messtaster sitzt auf einem Arm und wird zur Messung an das Werkstück geschwenkt, die Bewegung des Tasters erfolgt über die Maschinenachsen. Zunächst sucht die Maschine mit dem Messtaster eine Zahnlücke, indem der Zahnkopfdurchmesser angefahren wird. Dann vermisst die Anlage die Mitte der Zahnlücke – das sind alles noch digitale Messungen, bei denen das Werkstück punktuell angetastet wird. Erst dann beginnt die scannende Messung, dabei werden üblicherweise von beiden Seiten der Lücke jeweils drei Flankenlinien am Kopf, in der Zahnmitte und nahe des Fusses aufgenommen, ebenso drei Profile an den beiden Enden und in der Mitte des Zahns. Dies wiederholt sich je nach Grösse des Zahnrades an vier bis sechs Zähnen. Man kann sich vorstellen, dass diese aufwändige Messung früher viel Zeit kostete, und welche Beschleunigung das scannende Messen gegenüber der Aufnahme von beispielsweise 30 Messpunkten an den beschriebenen zweimal sechs Linien erzielt.»

Verkürzter Messzyklus durch digiloges Messen

Konkret verringert sich die Dauer eines Messzyklus von über einer Viertelstunde auf wenige Minuten. Setzt man dies in Relation zu den Bearbeitungszeiten pro Werkstück von einer Viertel- bis einer halben Stunde, bei sehr grossen Rädern – beispielsweise für Windkraftgetriebe – bis zu einer Stunde, so ermöglicht das digiloge Messen erstmals eine Kontrolle jedes einzelnen Zahnrades, und dies mit entsprechend steigender Prozesssicherheit. Noch eine ganze Reihe weiterer Messwerte können in der Maschine aufgenommen werden, unter anderem die Teilkreisabweichung, der Rundlauf oder auch die Zahnweite über mehrere Zähne und der Rund- beziehungsweise Planlauf der oberen und unteren Seitenflächen des Zahnrads.

Maschineninterne Messung ist perfekte Lösung

Die Genauigkeit der Messungen ist beeindruckend, wie Andrea Siedmann erläutert: «Um ein zertifiziertes Messprotokoll zu bekommen, wird das Zahnrad zwar nach der Bearbeitung oft noch final auf der Messmaschine vermessen. Aber um nach dem Einrichten sofort mit der Produktion beginnen zu können oder für Kontrollmessungen zwischen und nach der Bearbeitung, ist die maschineninterne Messung die perfekte Lösung. Hier kommt es vor allem auf relative Werte an, wie das Erkennen von Bearbeitungsfehlern, und nicht auf Absolutwerte.» Die Messprotokolle von Blum-Taster und Messmaschine zeigen fast identische Ergebnisse. Siedmann verdeutlicht die Relationen: «Die DIN 9362/1 für die Verzahnungsgüte nennt Toleranzen in Abhängigkeit vom Modul der Verzahnung und definiert neun Toleranzgüten. Meist wird Güte 6 bis 7 gefordert, unsere Maschinen erreichen normalerweise Güte 3-4 oder besser; Güte 5 können wir garantieren. Die Messwertabweichungen liegen weit unter den erlaubten Toleranzen, normalerweise im Bereich von maximal wenigen Mikrometern.»

Tobias Schröder fasst zusammen: «Die digilogen Messtaster von Blum sind im Vertrieb ein gewichtiges Argument für unsere Maschinen. Da die scannende Messung einen deutlichen Zeitvorteil mit sich bringt, konnten wir viele neue Einsatzgebiete erschliessen und unseren Kunden eine Erhöhung der Qualität und der Prozesssicherheit bei geringen Nebenzeiten ermöglichen. In der engen und vertrauensvollen Zusammenarbeit mit Blum-Novotest haben wir diesen Quantensprung in einer erstaunlich kurzen Zeit umgesetzt. So haben wir eine klare Win-Win-Situation, in der wir ebenso wie unsere Kunden profitieren, aber auch Blum, die den neuen TC76-Digilog nicht nur an uns liefern, sondern frei vermarkten können.» <<

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