Die Höfler Stirnrad-Wälzprüfmaschine R 300 gestattet eine hundertprozentige In-Line-Kontrolle der funktionalen Qualität von Verzahnungen mittels Wälzprüfung. Ziel dieser Prüfung ist es, die lauf- und geräuschbedingte Ausschussquote am End-of-Line (EoL)-Getriebeprüfstand zu minimieren. Dazu werden die im Getriebe verbauten Zahnräder bereits vor der Montage hinsichtlich ihres Potenzials einer ungünstigen Geräuschanregung geprüft und bewertet. Wie geschieht das konkret?
Ursachen für Geräusche
Würde man die Verzahnung vollständig ohne Fertigungsfehler herstellen und zudem noch ohne jegliche Lageabweichungen im Getriebe einbauen, gäbe es nur Geräuschanregungen durch eingriffsharmonische Ordnungen im Drehfehlerspektrum. Da es jedoch keine perfekte Fertigung und Montage gibt, erweitert sich das Ordnungsspektrum um zusätzliche Spektrallinien, die nicht zur Auslegung der Verzahnung gehören und gegebenenfalls unerwünschte Geräuschanregungen bewirken. Fokussiert man sich nun auf fertigungsfehlerbedingte Veränderungen im Ordnungsspektrum, so sind unter anderem folgende Effekte bekannt:
– Hohe Amplituden der werkstückumdrehungsharmonischen Ordnungen, verursacht durch periodische Teilungsfehler
– Veränderungen in der Amplitudenverteilung der niedrigen Eingriffsharmonischen durch Abweichung der Form der ausgelegten Flankentopografie
– Veränderungen in der Amplitudenverteilung der höheren Eingriffsharmonischen durch eingriffsperiodische Welligkeiten in der Flankentopografie
– Seitenbänder zu den Eingriffsharmonischen durch hohe Amplituden werkstückumdrehungsharmonischer Ordnungen
– Geisterordnungen, verursacht durch eingriffs-aperiodische Störungen des Drehfehlers
– Impulsspektren, verursacht durch Eingriffsstöße, die durch Beschädigungen oder extreme Teilungssprünge erzeugt werden
Objektiv statt subjektiv beurteilen
Geht man davon aus, dass a) eine Verzahnung, die gemäß den Vorgaben der Auslegung nahezu abweichungsfrei gefertigt wurde, ein gutes Geräuschverhalten aufweist und b) dem Verzahnungsingenieur die Zusammenhänge von Fertigungsabweichungen und Ordnungsspektren bekannt sind, so kann der Verzahnungsingenieur auf Basis der Verzahnungswälzprüfung zunächst eine subjektive Bewertung des (guten oder schlechten) Lauf- und Geräuschverhaltens im Getriebe durchführen.
Im Hinblick auf eine objektive Qualitätsprüfung wäre es allerdings nicht hilfreich, wenn der jeweilige Bediener einer Wälzprüfmaschine eine individuelle Bewertung durchführen würde. Entsprechend muss der Verzahnungsingenieur Toleranzen für die Ergebnisse der Wälzprüfung festlegen, die eine zunächst subjektive Bewertung des Geräuschverhaltens in eine objektivierte Bewertung transformieren.
So geht’s
Hierzu bietet sich die Nutzung der Klingelnberg Gear Tester Analyzer (GTA) Software an. Diese Webservice-Applikation erlaubt es, die Messdaten von realen Wälzprüfungen mit der R 300 zunächst zur Visualisierung hochzuladen und mehrere Messungen vergleichend zu betrachten. Mittels weiterer Grafiken lassen sich auffällige Verzahnungen identifizieren. Das ist wichtig, da für den nächsten Schritt – die statistikbasierte Toleranzberechnung – zunächst die Messergebnisse aus dem Datenpool eliminiert werden müssen, die ein potenziell schlechtes Geräuschanregungsverhalten aufweisen. Anschließend wird entweder auf Basis des Mittelwert- oder des Max-Hold-Spektrums sowie verschiedener Offset-Parameter das Toleranz-Ordnungsspektrum berechnet und in einer Datei gespeichert. Zum Schluss importiert der Bediener die aus der GTA-Software abgespeicherten Toleranzen in die R 300 Gear Tester (GT) Software und ‚verheiratet‘ sie mit dem entsprechenden Prüfplan. Ab jetzt werden alle Verzahnungen gegen diese Toleranzwerte geprüft und objektiv bewertet.
In einem iterativen Prozess erfolgt eine Feinjustierung der Toleranzen durch einen Abgleich mit den Ergebnissen des End-of-Line-Getriebeprüfstands. Sofern alle in die Getriebe eingebauten Verzahnungen vor der Montage auf der R 300 getestet wurden, liegen zu jeder EoL-Getriebeprüfung auch die Ergebnisse der zugehörigen Verzahnungswälzprüfungen vor. Für eine Feinjustierung der berechneten Toleranzen werden die Datensätze aus dem Datenpool entfernt, die bei der EoL-Getriebeprüfung zu einer Ausschussbewertung geführt haben.
