La tomografia computerizzata nella metrologia degli ingranaggi

Questo articolo esamina l'uso della tomografia computerizzata (TC) nella metrologia degli ingranaggi, concentrandosi in particolare sul confronto diretto dei parametri degli ingranaggi con i dispositivi di misurazione tattile. L'obiettivo è dimostrare le straordinarie possibilità della tecnologia CT nel campo della metrologia degli ingranaggi e illustrare i principali vantaggi della tomografia computerizzata exaCT nella metrologia degli ingranaggi.

La tomografia computerizzata industriale si è affermata da diversi anni nella metrologia dimensionale. Spesso è l'unico modo per verificare la tolleranza geometrica dei componenti, in particolare quando si determinano geometrie complesse non accessibili con altri metodi ottici o tattili. Uno dei principali vantaggi di questa tecnologia è che, oltre all'ispezione geometrica, è possibile verificare la presenza di difetti nel materiale del componente, al fine di evitare guasti in questo senso.

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Analisi della capacità di misura della tecnologia CT sugli ingranaggi La potenziale applicazione della tomografia computerizzata nella metrologia degli ingranaggi è ancora relativamente sconosciuta. Il motivo è che non è stato ancora possibile analizzare i dati di misura della tomografia computerizzata in conformità agli standard esistenti per la metrologia degli ingranaggi. Ciò ha comportato una mancanza di tracciabilità. La mancanza di una prova di capacità ha impedito finora il suo utilizzo nell'assicurazione della qualità. WENZEL Per questo motivo, , in qualità di produttore di lunga data di macchine di misura per ingranaggi ad alta precisione e di dispositivi di misura a tomografia computerizzata veloce, si è recentemente concentrata sulla combinazione di queste tecnologie.

Confrontando direttamente i parametri degli ingranaggi determinati dalle misure tattili e dalle scansioni TC, è ora possibile analizzare per la prima volta la capacità di misura della tecnologia TC sugli ingranaggi. Questo articolo intende informare i responsabili della qualità nella tecnologia di misurazione degli ingranaggi sullo stato attuale dell'arte, contribuendo così a rafforzare il ruolo della TC 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 dei materiali per i componenti delle macchine si sta spostando sempre più dalle leghe metalliche più pesanti a favore delle plastiche leggere. Tuttavia, oltre a verificare le specifiche geometriche del prodotto, questo richiede anche ulteriori test sulla potenziale durata dei componenti non metallici. È generalmente noto che la durata dei componenti di macchine realizzati in plastica risente maggiormente dei difetti del materiale rispetto alle loro controparti realizzate in leghe metalliche più dure. WENZEL Le tomografie industriali computerizzate dimostrano che questo non è sempre associato a un aumento dei costi.

La tomografia computerizzata industriale con raggi X è ideale per i controlli non distruttivi delle materie plastiche. Per stabilire che la tecnologia CT è un metodo affidabile per la misurazione degli ingranaggi, vengono confrontate tra loro diverse misurazioni dei parametri degli ingranaggi. Le scansioni CT sono valutate sulla base di misure di riferimento tattili. Il metodo presentato per la misurazione dimensionale tracciabile degli ingranaggi con la TC si basa sulle collaudate linee guida ISO 10360 in generale e VDI/VDE 2612/13 in particolare per le misure su filetti e ingranaggi.

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Prove effettuate Come oggetto di prova è stato scelto un ingranaggio cilindrico di diametro pieno con un modulo normale di 1,2 mm in plastica.

Le dimensioni di un oggetto di misura sono un parametro molto importante per la tomografia computerizzata. WENZEL La serie di tomografi computerizzati exaCT è stata progettata per misurare con precisione componenti molto piccoli o, a scelta, di grandi dimensioni. Un vantaggio decisivo in termini di risparmio è che l'exaCT L 225 utilizzato, con le sue eccezionali prestazioni di max. 225 kV, offre anche la possibilità di misurare più oggetti contemporaneamente.

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Ciò è possibile se le dimensioni dell'oggetto di misura sono in una certa relazione con le sue variabili caratteristiche, o viceversa. Nel caso degli ingranaggi, si tratta del 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 queste condizioni e può quindi essere utilizzata in futuro per ulteriori test sulla misurazione di pallet in più parti.

WENZEL La macchina di misura per ingranaggi GT 450 utilizzata come riferimento è una macchina di misura per ingranaggi ad alta precisione. I suoi vantaggi risiedono nella misurazione precisa e veloce degli ingranaggi nelle trasmissioni. Un'altra caratteristica speciale della GT 450 è il software WM | Gear utilizzato. Il software consente sia il controllo della macchina sia la valutazione dei punti di tastatura. WM | Gear si occupa dell'inserimento dell'elemento meccanico della sonda nell'ingranaggio, della registrazione dei punti di tastatura e della valutazione standardizzata della nuvola di punti tattili.

È possibile analizzare qualsiasi tipo di ingranaggio, cilindrico, elicoidale e a vite senza fine, nelle sue varianti interne o esterne. WENZEL Il software dispone di un'interfaccia esclusiva chiamata "macchina di misura a coordinate virtuale". WENZEL WENZEL Ciò consente di non effettuare più le misure tramite il controllo CNC di una macchina di misura a coordinate, ma di realizzarle virtualmente 1:1 nella memoria di un computer utilizzando i dati CT di un tomografo computerizzato.

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Le figure mostrano i risultati dei rapporti di misura per gli ingranaggi cilindrici in plastica. Le linee blu rappresentano i punti di misura, mentre le linee rette nere rappresentano il contorno teorico. Un quadrato nero sul quadrato del rapporto corrisponde a una deviazione di 0,25 µm in questa impostazione. I risultati delle misure mostrano un ottimo accordo.

Complessivamente, è stata determinata una deviazione massima inferiore a 5 micrometri per tutti i parametri di ingranaggio. Le deviazioni medie sono addirittura inferiori a tre micrometri. Sebbene si tratti di risultati iniziali, l'accuratezza raggiunta è straordinaria. WENZEL I risultati dimostrano l'idoneità della serie exaCT come strumento di misura per ingranaggi in plastica.

Le classi di qualità normalmente richieste per le ruote in plastica, da 5 a 10, possono essere testate in modo affidabile con il metodo CT. Ciò è dovuto principalmente al fatto che, a differenza della gamma tattile, con il metodo CT la dimensione della sonda può essere praticamente qualsiasi.

Conclusioni: WENZEL I sistemi di tomografia computerizzata exaCT consentono di misurare in modo rapido ed estremamente accurato ingranaggi e altri componenti in plastica. Rispetto ai metodi tradizionali, i dispositivi offrono un notevole risparmio di tempo e diversi vantaggi: Ispezione di ingranaggi interni ed esterni, verifica della densità e della struttura del materiale e creazione di modelli 3D per ulteriori analisi. WENZEL La tecnologia CT consente alle aziende del settore degli ingranaggi di riconoscere precocemente i difetti dei prodotti, di aumentarne la qualità e di rendere più efficiente il processo di produzione.

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Autore: Dr Uwe Hilpert, Product Manager CT

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