Počítačová tomografie v metrologii ozubených kol

Tento článek se zabývá využitím počítačové tomografie (CT) v metrologii ozubených kol, zejména se zaměřením na přímé porovnání parametrů ozubených kol s dotykovými měřicími přístroji. Cílem je ukázat působivé možnosti technologie CT v oblasti metrologie ozubených kol a ukázat hlavní výhody počítačové tomografie exaCT v metrologii ozubených kol.

Průmyslová počítačová tomografie je již několik let pevně zakotvena v rozměrové metrologii. Často je to jediný způsob kontroly geometrické tolerance součástí, zejména při určování složitých geometrií, které nejsou dostupné jinými optickými nebo hmatovými metodami. Velkou výhodou této technologie je, že kromě geometrické kontroly lze kontrolovat také materiál součásti, zda není defektní, aby se v tomto ohledu předešlo selhání součásti.

‍

Analýza měřicích schopností technologie CT na ozubených kolech Potenciální využití počítačové tomografie v metrologii ozubených kol je stále poměrně neznámé. Důvodem je skutečnost, že dosud nebylo možné analyzovat data z měření pomocí CT v souladu se stávajícími normami pro metrologii ozubených kol. To vedlo k nedostatečné sledovatelnosti. Nedostatek důkazů o způsobilosti dosud bránil jejímu využití při zajišťování kvality. WENZEL Z tohoto důvodu se společnost , jakožto dlouholetý výrobce vysoce přesných strojů pro měření ozubených kol a rychlých měřicích zařízení pro počítačovou tomografii, v poslední době zaměřila na kombinaci těchto technologií.

Přímým porovnáním parametrů ozubených kol určených hmatovým měřením a CT snímky je nyní poprvé možné analyzovat měřicí schopnosti CT technologie na ozubených kolech. Cílem tohoto článku je informovat manažery kvality v oblasti technologie měření ozubených kol o současném stavu techniky a přispět tak k posílení role CT jako technologie měření ozubených kol.

‍

Výhody a úskalí plastových převodovek Vzhledem k aspektům úspory energie se v průmyslu stále více upouští od těžších kovových slitin ve prospěch lehkých plastů. To však kromě kontroly geometrické specifikace výrobku vyžaduje také dodatečné testování potenciální životnosti nekovových součástí. Je obecně známo, že trvanlivost strojních součástí vyrobených z plastů trpí vadami materiálu více než jejich protějšky z tvrdších kovových slitin. WENZEL Průmyslové počítačové tomografy z ukazují, že to nemusí být vždy spojeno se zvýšením nákladů.

Průmyslová počítačová tomografie s rentgenovým zářením je ideální pro nedestruktivní testování plastů. Aby bylo možné stanovit technologii CT jako spolehlivou metodu pro měření ozubených kol, porovnávají se různá měření parametrů ozubených kol mezi sebou. CT snímky se vyhodnocují na základě dotykových referenčních měření. Předložená metoda sledovatelného měření rozměrů ozubených kol pomocí CT vychází z osvědčených směrnic ISO 10360 obecně a VDI/VDE 2612/13 konkrétně pro měření závitů a ozubených kol.

‍

Provedené zkoušky Jako zkušební objekt bylo zvoleno čelní ozubené kolo o plném průměru s normálovým modulem 1,2 mm vyrobené z plastu.

Velikost měřeného objektu je pro výpočetní tomografii velmi důležitým parametrem. WENZEL Řada počítačových tomografů exaCT je určena k přesnému měření velmi malých nebo volitelně velkých komponent. Rozhodující výhodou pro úsporu nákladů je, že použitý přístroj exaCT L 225 s vynikajícím výkonem max. 225 kV nabízí také možnost měřit několik objektů najednou

‍

To je možné, pokud je velikost měřeného objektu v určitém vztahu k jeho charakteristickým veličinám nebo naopak. V případě ozubených kol se jedná o průměr ozubeného kola a modulu. Vybrané ozubené kolo o průměru cca 45 mm a modulu 1,2 mm tyto podmínky splňuje, a proto může být v budoucnu použito pro další testy měření vícedílných palet.

WENZEL Referenční převodový měřicí stroj GT 450 je vysoce přesný převodový měřicí stroj. Jeho výhody spočívají v přesném a rychlém měření ozubených kol v převodovkách. WM Další zvláštností GT 450 je použitý software | Gear. Tento software umožňuje jak ovládání stroje, tak vyhodnocování měřicích bodů. WM | Software navléká mechanický sondovací prvek do ozubeného kola, zaznamenává sondovací body a analyzuje mračno hmatových bodů v souladu s normami.

Jakékoli ozubení, čelní, šikmé a šnekové převody lze analyzovat v jejich vnitřní nebo vnější variantě. WENZEL Software má exkluzivní rozhraní nazvané "virtuální souřadnicový měřicí stroj". WENZEL WENZEL Díky tomu již není možné provádět měření prostřednictvím CNC řízení souřadnicového měřicího stroje, ale je možné je realizovat 1:1 virtuálně v paměti počítače s využitím CT dat počítačového tomografu.

‍

Na obrázcích jsou uvedeny výsledky protokolů o měření plastového čelního ozubení. Modré čáry představují body měření, zatímco černé přímky představují teoretický obrys. Černý čtverec na čtverci papíru protokolu odpovídá v tomto nastavení odchylce 0,25 µm. Výsledky měření vykazují velmi dobrou shodu.

Celkově byla u všech parametrů ozubení zjištěna maximální odchylka menší než 5 mikrometrů. Průměrné odchylky jsou dokonce menší než tři mikrometry. Přestože se jedná o počáteční výsledky, dosažená přesnost je vynikající. WENZEL Výsledky dokazují vhodnost řady exaCT jako měřicího zařízení pro plastová ozubená kola.

Metodou CT lze spolehlivě testovat obvyklé požadované třídy kvality pro plastová kola 5 - 10. To je dáno především tím, že na rozdíl od hmatového rozsahu může být velikost sondy u metody CT prakticky libovolná.

Závěr: WENZEL Systémy počítačové tomografie exaCT umožňují rychlé a velmi přesné měření ozubených kol a dalších plastových součástí. Ve srovnání s tradičními metodami nabízejí tyto přístroje výraznou úsporu času a několik zajímavostí: Kontrola vnitřních a vnějších ozubených kol, testování hustoty a struktury materiálu a vytváření 3D modelů pro další analýzy. WENZEL Technologie CT od umožňuje společnostem z oboru výroby ozubených kol včas rozpoznat vady výrobků, zvýšit jejich kvalitu a zefektivnit výrobní proces.

‍

Autor: Dr. Uwe Hilpert, produktový manažer CT

‍

‍