Tomografia computerizzata nella tecnologia di misurazione degli ingranaggi

Questo articolo evidenzia l'applicazione della tomografia computerizzata (CT) nella tecnologia di misurazione degli ingranaggi e presta particolare attenzione al confronto diretto dei parametri degli ingranaggi con i dispositivi di misurazione tattili degli ingranaggi. L'obiettivo è dimostrare le straordinarie possibilità della tecnologia CT nel campo della tecnologia di misurazione degli ingranaggi e mostrare i principali vantaggi dei tomografi computerizzati eXact nella tecnologia di misurazione degli ingranaggi.

La tomografia computerizzata industriale occupa un posto fisso nella tecnologia di misurazione dimensionale ormai da diversi anni. Soprattutto quando si determinano geometrie complesse altrimenti inaccessibili ai metodi ottici o di indagine, questo è spesso l'unico modo per verificare la tolleranza geometrica dei componenti. Uno dei principali vantaggi della tecnologia è che, oltre ai test geometrici, anche il materiale del componente viene testato per individuare eventuali errori al fine di evitare anche i relativi guasti.

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Analisi della capacità della tecnologia CT di misurare sugli ingranaggi
La possibile applicazione della tomografia computerizzata nella tecnologia di misurazione degli ingranaggi, tuttavia, è ancora relativamente sconosciuta. La ragione di ciò era l'opzione precedentemente non disponibile di poter valutare i dati di misurazione CT in conformità agli standard esistenti sulla tecnologia di misurazione degli ingranaggi. Ciò ha comportato un mancato rimpatrio. La mancanza di prove di competenza ha finora impedito l'uso nel controllo della qualità. Per questo motivo, WENZEL, in qualità di produttore di lunga data di macchine di misura ad ingranaggi ad alta precisione e dispositivi di misurazione per tomografia computerizzata veloce, si è recentemente concentrata sulla combinazione delle tecniche.

Attraverso il confronto diretto tra i parametri degli ingranaggi, determinati mediante misurazioni tattili e scansioni TC, è ora possibile per la prima volta analizzare la capacità della tecnologia CT di misurare gli ingranaggi. Questo articolo ha lo scopo di informare i responsabili della qualità nella tecnologia di misurazione degli ingranaggi sullo stato attuale dell'arte e contribuire così a rafforzare il ruolo della CT come tecnologia di misurazione degli ingranaggi.

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Vantaggi e difficoltà degli ingranaggi in plastica
A causa degli aspetti legati al risparmio energetico, l'attenzione industriale sui materiali per i componenti delle macchine si sta spostando sempre più dalle leghe metalliche più pesanti alle plastiche leggere. Tuttavia, oltre a verificare le specifiche geometriche del prodotto, ciò richiede anche ulteriori test sulla potenziale durabilità dei componenti non metallici. È risaputo che la durabilità dei componenti delle macchine in plastica risente maggiormente dei difetti dei materiali rispetto ai componenti realizzati in leghe metalliche più dure. I tomografi computerizzati industriali di WENZEL fanno sì che ciò non comporti sempre un aumento dei costi.

La tomografia computerizzata industriale a raggi X è ideale per i test non distruttivi delle materie plastiche. Per affermare la tecnologia CT come metodo affidabile per misurare gli ingranaggi, vengono confrontate tra loro diverse misurazioni dei parametri di trasmissione. Le scansioni TC vengono valutate utilizzando misurazioni tattili di riferimento. Il metodo presentato per la misurazione dimensionale tracciabile degli ingranaggi con TC si basa sulle comprovate linee guida ISO 10360 in generale e VDI/VDE 2612/13 specificamente per le misurazioni su fili e ingranaggi.

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Indagini effettuate
Come oggetto di prova è stato selezionato un ingranaggio rettilineo di diametro con un modulo normale di 1,2 mm in plastica.

La dimensione di un oggetto di misurazione è un parametro molto importante per la tomografia computerizzata. La serie di tomografie computerizzate eXact di WENZEL è progettata per misurare con precisione componenti molto piccoli o, opzionalmente, di grandi dimensioni. Un vantaggio decisivo in termini di risparmio sui costi è che l'eXact L 225 utilizzato, con la sua eccezionale potenza di max. 225 kV, offre anche la possibilità di misurare più oggetti contemporaneamente

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Ciò è possibile quando la dimensione dell'oggetto di misurazione è in una certa relazione con le sue dimensioni caratteristiche o viceversa. Nel caso degli ingranaggi, è il diametro dell'ingranaggio e del modulo. La ruota dentata selezionata con un diametro di circa 45 mm e un modulo di 1,2 mm soddisfa questi requisiti e può quindi essere utilizzata in futuro per ulteriori test sulle misurazioni di pallet composti da più parti.

Il misuratore di ingranaggi GT 450 di WENZEL utilizzato come riferimento è un misuratore di ingranaggi ad alta precisione. I vostri vantaggi risiedono nella misurazione accurata e rapida degli ingranaggi nelle trasmissioni. Un'altra caratteristica speciale del GT 450 è il software WM | Gear utilizzato. Il software consente sia il controllo della macchina che la valutazione dei punti di contatto. WM | Gear si occupa dell'inserimento della sonda meccanica nell'ingranaggio, della registrazione dei punti di contatto e della valutazione della nuvola di punti tattile in conformità agli standard.

Qualsiasi ingranaggio, diritto, angolato e a vite può essere analizzato nelle sue varianti interne o esterne. Il software dispone dell'esclusiva interfaccia WENZEL chiamata «macchina virtuale di misura a coordinate». Ciò consente di non eseguire più le misurazioni tramite il controllo CNC di una macchina di misura a coordinate WENZEL, ma di eseguirle praticamente 1:1 nella memoria di un computer utilizzando i dati CT di un tomografo computerizzato WENZEL.

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Le illustrazioni mostrano i risultati dei rapporti di prova per ingranaggi diritti in plastica. Le linee blu rappresentano i punti di misurazione, mentre le linee rette nere rappresentano il contorno teorico. In questa impostazione, un quadrato nero sull'assegno del rapporto corrisponde a una deviazione di 0,25 µm. I risultati della misurazione mostrano un ottimo accordo.

Nel complesso, è stata rilevata una deviazione massima inferiore a 5 micrometri per tutti i parametri degli ingranaggi. Le deviazioni medie sono addirittura inferiori a tre micrometri. Sebbene si tratti di risultati iniziali, la precisione raggiunta è eccellente. I risultati dimostrano che la serie WENZEL EXACT è adatta come dispositivo di misurazione per ingranaggi in plastica.

Le normali classi di qualità richieste da 5 a 10 per le ruote in plastica possono essere testate in modo affidabile utilizzando il metodo CT. Ciò è dovuto principalmente al fatto che, a differenza dell'area tattile, nel metodo CT, le dimensioni della sonda possono essere praticamente ridotte a piacere.

Conclusione: I tomografi computerizzati WENZEL eXact consentono una misurazione rapida e molto accurata di ingranaggi e altri componenti in plastica. Rispetto ai metodi tradizionali, i dispositivi offrono un notevole risparmio di tempo e alcuni punti salienti: ispezione degli ingranaggi interni ed esterni, test della densità e della struttura del materiale e creazione di modelli 3D per ulteriori analisi. La tecnologia CT di WENZEL consente alle aziende del settore degli ingranaggi di identificare i difetti del prodotto in una fase iniziale, aumentare la qualità del prodotto e rendere più efficiente il processo di produzione.

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Autore: Dr. Uwe Hilpert, responsabile del prodotto CT

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