Tomographie par ordinateur dans la technologie de mesure des engrenages

Cet article met en lumière l'application de la tomographie assistée par ordinateur (CT) à la technologie de mesure des engrenages et accorde une attention particulière à la comparaison directe des paramètres d'engrenage avec des appareils de mesure tactiles des engrenages. L'objectif est de démontrer les possibilités impressionnantes de la technologie CT dans le domaine de la technologie de mesure des engrenages et de montrer les principaux avantages des tomographes informatiques eXact dans la technologie de mesure des engrenages.

La tomographie industrielle occupe une place de choix dans la technologie de mesure dimensionnelle depuis plusieurs années. C'est souvent le seul moyen de vérifier la tolérance géométrique des composants, en particulier lorsqu'il s'agit de déterminer des géométries complexes qui seraient autrement inaccessibles aux méthodes optiques ou de sondage. L'un des principaux avantages de cette technologie est que, outre les tests géométriques, le matériau du composant est également testé pour détecter les erreurs afin d'éviter toute défaillance connexe du composant.

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Analyse de la capacité de la technologie CT à effectuer des mesures sur des engrenages
L'application possible de la tomographie assistée par ordinateur à la technologie de mesure des engrenages est toutefois encore relativement inconnue. La raison en était l'option auparavant indisponible qui permettait d'évaluer les données de mesure CT conformément aux normes technologiques de mesure des engrenages existantes. Cela s'est traduit par une absence de rapatriement. L'absence de preuve de compétence a empêché son utilisation dans le cadre de l'assurance qualité jusqu'à présent. C'est pourquoi WENZEL, en tant que fabricant de longue date de machines de mesure d'engrenages de haute précision et d'appareils de mesure rapides par tomographie assistée par ordinateur, s'est récemment concentré sur la combinaison de ces techniques.

Grâce à la comparaison directe entre les paramètres d'engrenage, déterminés par des mesures tactiles et des tomodensitogrammes, il est désormais possible pour la première fois d'analyser la capacité de la technologie CT à mesurer les engrenages. Cet article a pour but d'informer les responsables de la qualité des technologies de mesure des engrenages sur l'état actuel de la technique et de contribuer ainsi à renforcer le rôle de la tomodensitométrie en tant que technologie de mesure pour les engrenages.

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Avantages et difficultés des engrenages en plastique
Pour des raisons d'économie d'énergie, l'industrie se concentre de plus en plus sur les matériaux destinés aux composants des machines, au détriment des alliages métalliques plus lourds au profit des plastiques légers. Cependant, en plus de vérifier les spécifications géométriques du produit, cela nécessite également des tests supplémentaires sur la durabilité potentielle des composants non métalliques. Il est généralement connu que la durabilité des composants de machines en plastique est davantage affectée par les défauts des matériaux que leurs homologues fabriqués à partir d'alliages métalliques plus durs. Les tomographes informatiques industriels de WENZEL permettent que cela n'entraîne pas toujours une augmentation des coûts.

La tomographie industrielle utilisant des rayons X est idéale pour les essais non destructifs des plastiques. Afin de faire de la technologie CT une méthode fiable de mesure des engrenages, différentes mesures des paramètres de transmission sont comparées les unes aux autres. Les tomodensitogrammes sont évalués à l'aide de mesures de référence tactiles. La méthode présentée pour la mesure dimensionnelle traçable des engrenages par tomodensitométrie est basée sur les directives éprouvées ISO 10360 en général et sur la norme VDI/VDE 2612/13 en particulier pour les mesures sur les filetages et les engrenages.

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Enquêtes menées
Un engrenage droit de diamètre avec un module normal de 1,2 mm en plastique a été sélectionné comme objet de test.

La taille d'un objet de mesure est un paramètre très important pour la tomographie assistée par ordinateur. La série de tomographie par ordinateur eXact de WENZEL est conçue pour mesurer avec précision des composants très petits ou, en option, de grands composants. Un avantage décisif en termes de réduction des coûts est que l'eXact L 225 utilisé, avec sa puissance exceptionnelle de 225 kV maximum, offre également la possibilité de mesurer plusieurs objets en même temps

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Cela est possible lorsque la taille de l'objet à mesurer est dans une certaine relation avec ses tailles caractéristiques, ou vice versa. Dans le cas des engrenages, il s'agit du diamètre de l'engrenage et du module. La roue dentée sélectionnée, d'un diamètre d'environ 45 mm et d'un module de 1,2 mm, répond à ces exigences et pourra donc être utilisée à l'avenir pour d'autres tests sur des mesures de palettes en plusieurs parties.

L'appareil de mesure de vitesse GT 450 de WENZEL utilisé comme référence est une machine à mesurer d'engrenages de haute précision. Vos avantages résident dans la mesure précise et rapide des engrenages des transmissions. Une autre particularité de la GT 450 est le logiciel WM | Gear utilisé. Le logiciel permet à la fois de contrôler la machine et d'évaluer les points de contact. WM | Gear se charge de l'enfilage de la sonde mécanique dans l'engrenage, de l'enregistrement des points de contact et de l'évaluation du nuage de points tactiles conformément aux normes.

Tous les engrenages, droits, coudés et à vis, peuvent être analysés dans leurs variantes internes ou externes. Le logiciel possède l'interface exclusive WENZEL appelée « machine de mesure de coordonnées virtuelle ». Cela permet de ne plus effectuer les mesures via la commande CNC d'une machine à mesurer tridimensionnelle WENZEL, mais de les effectuer pratiquement 1:1 dans la mémoire d'un ordinateur à l'aide des données CT d'un tomographe informatique WENZEL.

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Les illustrations montrent les résultats des rapports de test pour les engrenages droits en plastique. Les lignes bleues représentent les points de mesure, tandis que les lignes droites noires représentent le contour théorique. Dans ce réglage, un carré noir sur la feuille du rapport correspond à un écart de 0,25 µm. Les résultats des mesures montrent une très bonne concordance.

Dans l'ensemble, un écart maximal de moins de 5 micromètres a été constaté pour tous les paramètres d'engrenage. Les écarts moyens sont même inférieurs à trois micromètres. Bien qu'il s'agisse de premiers résultats, la précision obtenue est excellente. Les résultats prouvent que la série WENZEL EXACT convient comme appareil de mesure contre les engrenages en plastique.

Les classes de qualité habituelles requises de 5 à 10 pour les roues en plastique peuvent être testées de manière fiable à l'aide de la méthode CT. Cela est principalement dû au fait que, contrairement à la zone tactile, dans la méthode CT, la taille de la sonde peut être pratiquement aussi petite que vous le souhaitez.

Conclusion : Les tomographes informatiques WENZEL eXact permettent de mesurer rapidement et avec une grande précision les engrenages et autres composants en plastique. Par rapport aux méthodes traditionnelles, les appareils offrent un gain de temps significatif et présentent certains points forts : inspection des engrenages internes et externes, test de la densité et de la structure des matériaux et création de modèles 3D pour des analyses plus approfondies. La technologie CT de WENZEL permet aux entreprises du secteur des engrenages d'identifier les défauts des produits à un stade précoce, d'améliorer la qualité des produits et de rendre le processus de fabrication plus efficace.

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Auteur : Dr. Uwe Hilpert, chef de produit CT

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