Measuring gears: Gear measurement technology with Q-Tech

Did you know that precise gear measurement technology is essential for the quality of gears? A study has shown that more than 80% of the gears used in machines and gearboxes have deviations from the specific requirements. These deviations can lead to malfunctions, increased wear and even machine failures.

Für Unternehmen, die auf zuverlässige Verzahnungsmessungen angewiesen sind, gibt es eine Lösung: Q-Tech, ein DAkkS-akkreditierter Messdienstleister mit doppelter Akkreditierung für CT und KMG (D-PL-19600-01-00). Q-Tech bietet erstklassige Messdienstleistungen für die Verzahnungsanalyse, Zahnradmessung und Zahnradprüfung an. Die Mess-Experten von Q-Tech setzen hochmoderne ZEISS Koordinatenmessgeräte mit der GEAR PRO Erweiterung ein und sind Spezialisten für die Qualitätskontrolle von Verzahnungen.

Schlüsselerkenntnisse

• Precise gear measurement technology is crucial for the quality of gears.
• Mehr als 80 % der Zahnräder weisen Abweichungen von den spezifischen Anforderungen auf.
• Setzen Hersteller auf professionelle Vermessungstechnik, können sie Maschinenausfälle, aufwendige Reparaturen und übermäßigen Verschleiß drastisch reduzieren.
• Q-Tech ist DAkkS-akkreditiert für CT und KMG nach DIN EN ISO/IEC 17025 (Akkreditierungsnummer D-PL-19600-01-00).
• Das Angebot umfasst Verzahnungsanalyse, Zahnradmessung, Zahnradprüfung und Werkzeugkorrektur.
• Q-Tech nutzt ZEISS Koordinatenmessgeräte mit GEAR PRO und die CT-Scanner ZEISS METROTOM 800 und 1500.

How do gears work?

Zahnräder sind mechanische Bauteile, die zur Übertragung von Drehbewegungen und -momenten verwendet werden. Sie sind kreisförmig mit Zähnen versehen, die in die Zähne eines anderen Rades eingreifen. Diese Interaktion ermöglicht eine kontinuierliche und gleichmäßige Übertragung von Energie.

In industry, gears are indispensable for transferring rotary motion from one shaft to another, varying the rotational speed and torque and changing the direction of rotation. They are essential components of machines and gearboxes.

Gear wheels work by transferring rotational movements and forces from one gear wheel to another. The teeth of one gearwheel mesh with the teeth of another gearwheel, so that when the first is turned, the second is also moved. This allows both the speed and the direction of rotation to be changed.

Where are gears used?

Zahnräder finden in der Industrie eine breite Verwendung. Einer der bekanntesten Bereiche ist der Automobilsektor. Dort sind Zahnräder in Getrieben verbaut, um die Motordrehzahl in eine geeignete Raddrehzahl zu konvertieren. Im Maschinenbau sind Zahnräder ebenfalls unverzichtbar. Im Werkzeugbau etwa hängt die Qualität der Resultate maßgeblich mit der Genauigkeit von Verzahnungen in der Fertigungsmaschine zusammen. In der Luft- und Raumfahrttechnik müssen Zahnräder in Getrieben, Aktuatoren und Steuerungssystemen höchste Präzision aufweisen, um den extremen äußeren Bedingungen standzuhalten.

Weitere Anwendungsbereiche sind etwa der Energiesektor (Windkraftanlagen, Wasserturbinen) und die Medizintechnik. Dort sorgen Zahnräder in MRT-Scannern oder Zahnarztbohrern für präzise Bewegungssteuerung.

What gear shapes are there?

Je nach Anwendungsbereich kommen verschiedene Formen von Zahnrädern in der Industrie zum Einsatz. Jede Form zeichnet sich durch spezifische Vor- und Nachteile aus und muss gezielt und präzise in ein gesamtes System eingefügt werden.

Stirnräder: Dies ist die im Maschinenbau häufigste Zahnradform. Die Zähne sind am Umfang des Rades angeordnet (Wälzzylinder). Wenn zwei Räder ineinandergreifen, sind die jeweiligen Drehachsen immer parallel zueinander angeordnet. Außerdem wird zwischen Außenverzahnung und Innenverzahnung unterschieden. Sind Stirnräder auf einer sogenannten Zahnstange angebracht, können sie außer rotierenden Bewegungen auch eine lineare Bewegung erzeugen. Eine besondere Form sind Schraubenstirnräder, die sowohl schräg verzahnt als auch gepaart verzahnt sein können.

Kegelräder: Kegelräder sind Zahnräder, die im Gegensatz zu Stirnrädern in mehreren Winkeln zueinander angeordnet sein können. Mit Kegelrädern kann die Energierichtung beliebig gesteuert werden. Eine Unterform der Kegelräder ist das Hypoidrad, das verwendet wird, um Schraubenbewegungen zu erzeugen.

Schneckenräder: Schneckenradgetriebe sind Sonderfälle von Stirnrädern. Aufgrund der Form wird dieses Rad auch nur Schnecke genannt. Hier windet sich der Schaft linienförmig wie eine Schraube um den Zahn und erzeugt somit ein größeres Drehmoment.

Production of gear wheels

The manufacture of gears requires maximum precision and accuracy. Slight deviations from the requirement can make a big difference in terms of wear, quality and efficiency of the systems. Depending on the application, individual solutions and concepts must be considered during the manufacturing process.

What materials are gears made from?

Die Anzahl an Materialien, die bei der Herstellung von Zahnrädern eine Rolle spielen, ist groß. In früheren Zeiten bestanden die Bauteile noch zu einem großen Teil aus Holz.

The most common materials used in production today are:

• Iron
• Steel
• Plastics
• Cast iron
• Bronze

Die entsprechenden Materialien müssen für eine präzise Herstellung sowohl weich genug für die Bearbeitung als auch hart genug sein, um einen zu hohen Verschleiß zu verhindern. Die Verzahnungen sind bei Betrieb in ständigem Kontakt, weswegen eine regelmäßige Wartung und Kontrolle des Materials unerlässlich ist. Eine präzise Verzahnungsmessung sorgt für eine akkurate Qualitätskontrolle, indem sie kleinste Abweichungen offenlegt und den Zustand von Zahnrädern visuell durch optische Messverfahren sichtbar macht.

Different gear manufacturing processes

Various processes are available for the production of gears, including machining, forging, sintering and precision casting. Each of these processes has its own characteristics and areas of application.

Bei der Zerspanung wird das Zahnradschnittbild durch den Einsatz von Werkzeugen erstellt, die über das Werkstück geführt werden. Dieses Verfahren eignet sich gut für die präzise Herstellung von Einzelteilen und Kleinserien. Beim Schmieden werden die Zahnräder aus einem vorgeformten Werkstück durch Druck- und Temperaturbehandlung geformt. Dieses Verfahren bietet eine hohe Festigkeit, ist jedoch weniger präzise als die Zerspanung.

Das Sintern ist ein Verfahren, bei dem das Zahnradschnittbild aus pulvermäßigem Material hergestellt wird, das unter hohem Druck und Temperatur zu einem festen Werkstück geformt wird. Diese Methode ist ideal für komplexe Geometrien und die Herstellung von Zahnrädern in großer Stückzahl. Schließlich ermöglicht der Präzisionsguss die Herstellung von Zahnrädern durch das Gießen von flüssigem Metall in eine formgebende Hohlkammer. Dieses Verfahren bietet hohe Präzision und ermöglicht die Herstellung von komplizierten Geometrien.

Je nach Anwendungsbereich kommen unterschiedliche Herstellungsverfahren zum Tragen:

Measurement of gears and toothing

When manufacturing gears, it is important to record gear geometries correctly in order to avoid expensive machine failures, high wear and insufficient performance. A range of measurement data must be recorded and evaluated in order to detect the smallest deviations and correct them during the manufacturing process.

Zahnradgetriebe werden vielfältig und individuell eingesetzt und zeichnen sich nicht selten durch einzigartige Sondergeometrien aus. Q-Tech unterstützt mit einem qualifizierten Experten-Team zur Durchführung, Interpretation und Beratung präziser Verzahnungsmessungen.

Bei der Messung von Zahnrädern und Verzahnungen kommen modernste Maschinen und hoch entwickelte Software zum Einsatz. Dabei müssen internationale und nationale Normen eingehalten werden, an die sich Hersteller im Produktionsprozess orientieren können. Bei hohen Toleranzanforderungen helfen Q-Techs Mess-Experten, zuverlässig Auskunft über die Beschaffenheit und Qualität der Verzahnungen zu geben. Anwendungsbereiche sind nicht nur die Produktion von Zahnrädern, sondern beispielsweise auch das Feld der Werkzeugkorrektur.

How do gear measuring machines work?

Gear measuring machines are specially developed machines for the accurate and reliable measurement of gears and other toothed workpieces. With their advanced measuring technology, they ensure that the quality of gears meets the highest standards.

Diese Maschinen nutzen fortschrittliche Messtechnologien wie Luftlagerungen, Präzisionsdrehtische und spezielle Messsoftware, um präzise Messungen durchzuführen. Durch ihre hohe Genauigkeit ermöglichen Verzahnungsmessmaschinen eine exakte Beurteilung der Verzahnungsqualität und die Identifizierung von Abweichungen.

Verzahnungsmessmaschinen finden Anwendung in verschiedenen Branchen wie der Automobilindustrie, der Luftfahrt und dem Maschinenbau. Mit Q-Tech und den Maschinen von ZEISS erhalten Sie erstklassige Messdienstleistungen und die Gewissheit, dass Ihre Zahnräder den höchsten Qualitätsstandards entsprechen. Die Präzision und Qualität von Zahnrädern ist entscheidend für die Leistung und Zuverlässigkeit von Maschinen und Geräten.

Basics and standards of gear measurement and testing

Gear measurement is based on certain principles and standards that define the measurement methods and requirements. International standards such as the ISO standards and national standards such as the DIN standards are widely used in gear measurement technology. These standards ensure uniform and standardized procedures for measuring and testing gears.

Einige wichtige Normen:

• DIN ISO 1328 – internationale Norm mit Richtlinien für Konstruktion und Herstellung von Zahnrädern, deckt Zahnprofil, Genauigkeit und Messverfahren ab.
• AGMA 2015 – beschreibt die Messung von Verzahnungen an Getrieben, definiert die zu erfassenden Verzahnungsparameter und legt die Prüfbedingungen fest.
• DIN 3960 ff. – deutsche Normenreihe als Leitfaden für Verzahnungsdefinitionen, Verzahnungstoleranzen und Messverfahren.
• DIN EN ISO/IEC 17025 – Grundlage der DAkkS-Akkreditierung von Q-Tech (Akkreditierungsnummer D-PL-19600-01-00) für taktile KMG-Messungen und CT-basierte 3D-Koordinatenmesstechnik.

Messung von Verzahnungen am Beispiel der Getriebeproduktion

Measuring gears is an important step in gear production and other areas in which gears are used.

Dabei kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz. Eines der gebräuchlichsten Verfahren ist die Zahnflankenmessung. Dabei werden die Zahnflanken analysiert, um Abweichungen von den spezifischen Anforderungen festzustellen.

Ein weiteres wichtiges Messverfahren ist die Prüfung der Verzahnungsparameter. Hierbei werden verschiedene Parameter wie Modul, Zahnzahl, Profilverschiebung und Flankensteigung gemessen und mit den vorgegebenen Toleranzen verglichen.

Gear measurement with ZEISS GEAR PRO

ZEISS GEAR PRO ist ein 3D-Verzahnungsmodul und eine Erweiterung der Messtechnik-Software ZEISS CALYPSO. Das Programm gibt nicht nur Aufschluss über die genauen Maße und die Toleranzabweichungen von Verzahnungen, sondern bereitet die Beschaffenheit auch visuell auf.

Mit dem richtigen Umgang liefert das Programm akkurate Messergebnisse, die Funktionen können flexibel auf das jeweilige System eingestellt werden. Einige Vorteile von GEAR PRO sind:

• Graphical support for data entry
• CAD-Simulation der Verzahnung bereits auf Basis der Geometriedefinition
• Einsatz sowohl aktiver als auch passiver Sensoren möglich
• Genaue Messergebnisse mit oder ohne Drehtisch
• Automatische Auswertung nach geltenden Normen
• Protokolle mit empfohlenen Maßnahmen und Anwendungen

CMM in gear measuring technology

Die GEAR PRO Erweiterung von CALYPSO unterstützt und optimiert Koordinatenmessgeräte (KMG) in der Verzahnungsmessung. Das KMG misst die räumlichen Koordinaten des Verzahnungssystems. GEAR PRO ermöglicht die Messung mit einem grafisch unterstützten Eingabefeld und erstellt ein 3D-Verzahnungsmodell, das Aufschluss über rechnerische Abweichungen und notwendige Korrekturen gibt.

Die Kombination von ZEISS Koordinatenmessgeräten mit der GEAR PRO Software ermöglicht eine genaue Messung aller Zahnradformen bis zu einer Größe von 3 Metern Außendurchmesser und 16 Tonnen Gewicht. Die Integration von GEAR PRO in ZEISS CALYPSO erweitert Koordinatenmessgeräte gezielt für die Verzahnungsmessung.

Q-Techs Mess-Experten für Verzahnungsmessung

Enge Toleranzen entscheiden maßgeblich über die Qualität, Abnutzung, Effizienz und Zuverlässigkeit Ihrer Verzahnungstechnik. Q-Techs Mess-Experten verfügen über die neuesten Messgeräte von ZEISS und verwenden die hochmoderne GEAR PRO-Software, um die Qualität Ihrer Zahnräder und Geometriedefinitionen sicherzustellen.

Das Know-how gepaart mit der akkuraten Anwendung modernster Messtechnik gewährleistet eine zuverlässige Kontrolle aller Verzahnungsarten. Q-Tech setzt ZEISS GEAR für die Messung von Zylinderrädern, Kegelrädern, Rotoren, Walzfräsern und Schnecken ein. Mit Zahnrädern aus Kunststoff lässt sich mit einem ZEISS METROTOM Computertomografen aus den Abweichungen außerdem ein aufschlussreicher Soll-Ist-Vergleich darstellen.

Neben der Durchführung von Verzahnungsmessungen stehen die Mess-Experten von Q-Tech als Unterstützung an Ihren Messgeräten zur Verfügung. Q-Tech begleitet Sie von der Planung bis hin zur Umsetzung der ISO-GPS-Norm. Mit den Messtechnik-Schulungen, Seminaren, Individualtrainings und Coachings der Q-Tech Expert Academy geben die Mess-Experten ihr Wissen an Ihre Mitarbeiter weiter.

Conclusion

Verzahnungsmesstechnik ist entscheidend für die Qualitätssicherung von Zahnrädern und verhindert Funktionsstörungen und erhöhten Verschleiß. Mit modernen Messtechnologien von Q-Tech und ZEISS können kleinste Abweichungen präzise erkannt und korrigiert werden, was zu reduzierten Ausfallzeiten und Kosten führt. Q-Tech liefert führende Dienstleistungen in der Präzisions-Verzahnungsmesstechnik, unterstützt durch internationale und nationale Normen, und stellt sicher, dass Zahnräder höchsten Qualitätsstandards entsprechen.

FAQ: Häufige Fragen zur Verzahnungsmesstechnik

What is gear measurement technology?

Verzahnungsmesstechnik befasst sich mit der Messung und Überprüfung von Zahnradgeometrien und -merkmalen, um die Qualität von Zahnrädern sicherzustellen. Eingesetzte Größen umfassen Modul, Zahnzahl, Profilverschiebung, Flankensteigung sowie Zahnflanken- und Teilungsabweichungen nach DIN 3960 ff. und ISO 1328.

Why is gear measurement important?

Verzahnungsmessung ist ein zentraler Schritt in der Produktion von Zahnrädern, Getrieben und antriebsrelevanten Bauteilen, um Funktionalität, Laufruhe und Lebensdauer abzusichern und die Einhaltung spezifischer Anforderungen nachzuweisen. Messungen nach DIN EN ISO/IEC 17025 liefern international anerkannte Prüfergebnisse.

What gear manufacturing processes are there?

Zerspanung (präzise, Einzelteile/Kleinserien), Schmieden (hohe Festigkeit), Sintern (komplexe Geometrien, Stückzahl) und Präzisionsguss (hohe Präzision). Jedes Verfahren hat spezifische Vor- und Nachteile in Bezug auf Toleranz, Oberflächengüte und Wirtschaftlichkeit.

Bietet Q-Tech DAkkS-akkreditierte Verzahnungsmessungen?

Ja. Q-Tech ist nach DIN EN ISO/IEC 17025 DAkkS-akkreditiert (Akkreditierungsnummer D-PL-19600-01-00) – sowohl für taktile KMG-Messungen als auch für CT-basierte 3D-Koordinatenmesstechnik. Den vollständigen Akkreditierungsumfang finden Sie unter /akkreditierung.

Which measuring methods are used for gear measurement?

Zahnflankenmessung, Prüfung der Verzahnungsparameter (Modul, Zahnzahl, Profilverschiebung, Flankensteigung), Rundlaufmessung sowie kombinierte taktile und CT-gestützte Analysen. Q-Tech ergänzt um einen Erstmusterprüfbericht nach VDA Band 2 bei Bedarf.

Wie helfen die Mess-Experten von Q-Tech bei der Verzahnungsmessung?

Q-Techs Mess-Experten führen Verzahnungsmessungen mit Hilfe der KMG-Erweiterung ZEISS GEAR PRO durch. Zu den Leistungen gehören Verzahnungsanalyse, Zahnradmessung, Zahnradprüfung und Werkzeugkorrektur. Für Neukunden auch im Rahmen eines kostenlosen Erst-Scans.

Wie läuft der Messprozess bei Q-Tech ab?

Briefing zur Messaufgabe, Aufspannung auf ZEISS KMG mit Drehtisch, Messung mit GEAR PRO, automatische normgerechte Auswertung, Erstellung eines Messprotokolls (optional als DAkkS-Prüfbericht). Sichere Datenübergabe erfolgt über Q-T·SEC.

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