Wenzel LH Hybrid: Qualitätssicherung großer Bauteile

Messung eines schrägverzahnten Stirnrades mit der LH Hybrid von Wenzel. (Bilder: Wenzel)

Die Entwicklung und Produktion von großen Verzahnungen ist das Kerngeschäft von Chongqing Xinxing Tongyong Drivetrain Co. Ltd. Dabei liegt der Fokus auf Komponenten wie Wellen, Antriebswellen, Pfeilverzahnungen und Zylinderrädern. Damit die Prozesse immer dem aktuellen Stand der Technik entsprechen, investiert Xinxing Tongyong Drivetrain kontinuierlich in Bearbeitungszentren und Messsysteme.

Die LH Hybrid von Wenzel ermöglicht die Messung von Verzahnungen, Wellen, prismatischen Bauteilen und Oberflächenkenngrößen – ohne aufwendiges Umspannen der großen Bauteile.

Messprinzipien von Verzahnungs- und 3D Koordinatenmesstechnik

In der Qualitätssicherung wurde 2011 ein Messsystem des Typs LH Hybrid von Wenzel installiert, deren Basismaschine in Portalbauweise ausgelegt ist. In die massive Granit-Basisplatte ist ein Drehtisch integriert, so werden die Messprinzipien von Verzahnungs- und 3D Koordinatenmesstechnik miteinander vereint. Zudem zeichnet die LH Hybrid aus, dass sie mit einem verfahrbaren Gegenhalter ausgestattet ist. Dies ermöglicht neben den Messungen verschiedenster Verzahnungen und prismatischer Bauteile auch das Messen von Wellen zwischen Spitzen. Zusätzlich ist die LH Hybrid bei Xinxing Tongyong Drivetrain mit einem Sensor für die Messungen von Rauheit und zur Bestimmung von Oberflächenkenngrößen ausgestattet.

Bei der Auswahl des Messzentrums war es wichtig, dass sämtliche Verzahnungen des Produktportfolios präzise und zuverlässig messbar sein mussten. Darüber hinaus sollten Messungen von prismatischen Bauteilen wie Gehäusen von Turbinen und Generatoren und die Prüfung von Form- und Lagetoleranzen einfach durchführbar sein. Nach einem langen Auswahlprozess kam Yang Xiaoping, Leiter der Qualitätssicherung bei Xinxing Tongyong Drivetrain, zu dem Ergebnis, dass die Messsysteme der LH Hybrid Serie von Wenzel die einzigen sind, welche die Vorstellungen und Anforderungen wirtschaftlich erfüllten. Als Alternativen standen nur Lösungen mit zwei separaten Messsystemen zur Debatte. Dies hätte jedoch bedeutet, dass wesentlich höhere Investitionskosten angefallen wären. Nicht zuletzt deshalb, weil ein viel größerer Messraum hätte errichtet werden müssen. Außerdem hätten die Anwender für zwei Messsysteme geschult werden müssen, für die der doppelte Wartungsaufwand nötig gewesen wäre.

Die Investition hat sich rentiert

„Die vergangenen Jahre haben gezeigt, dass unsere Entscheidung richtig war“, erklärt Yang Xiaoping. „Das Messsystem reduziert die erforderliche Stellfläche, spart Zeit und Kosten für die Maschinenwartung und trägt dazu bei, unsere großen Verzahnungen und Gehäuse schnell und präzise zu prüfen.“ Die Investition in die LH Hybrid hat sich in doppelter Hinsicht rentiert. Denn das System wird auch für Lohnmessungen genutzt. Bereits im Juni 2011, ein Monat nach Inbetriebnahme, trat ein Hersteller von Eisenbahnkomponenten aus Chongqing an das Unternehmen heran. Es ging um eine komplexe Messaufgabe, bei der höchste Präzision gefordert war. Dank des erfolgreichen Abschlusses des Projektes mit der LH Hybrid wurde die Messdienstleistung in das Produktportfolio von Xinxing Tongyong Drivetrain aufgenommen.

„Die Qualität der LH Hybrid zeigte sich auch bei der Messung von geschliffenen Verzahnungen“, sagt Yang Xiaoping. „Unser Produktionsteam hat von einem Großunternehmen in Chongqing einen Auftrag über das Schleifen von Verzahnungen erhalten. Die Präzisionsmessungen mit der LH Hybrid wurden erfolgreich durchgeführt. Dies bestätigte uns in unserem Vorgehen, Lohnfertigung als Produkt unseres Hauses zu etablieren.“

Für die optimale Zugänglichkeit zum Messobjekt, ist Basismaschine in der für die 3D Koordinatenmesstechnik typischen Portalbauweise ausgelegt. So können u. a. auch großvolumige Gehäuse vollständig und einfach gemessen werden. Um zusätzlich den Anforderungen der Verzahnungsmesstechnik gerecht zu werden, ist in die massive Basisplatte aus Granit ein Drehtisch eingelassen. Dies ermöglicht die Messung von Verzahnungen nach dem Abwälz-Prinzip.

Für anspruchsvolle Messaufgaben

Für die anspruchsvollen Messaufgaben der 3D Koordinaten- und der Verzahnungsmesstechnik ist das Messsystem mit zwei Software-Paketen ausgestattet. Das Software-Paket TGear wird für die Messungen von Verzahnungen eingesetzt. Durch den modularen Aufbau kann die Software den verschiedenen Messaufgaben beispielsweise von Kegelrädern, Steckverzahnungen, Wellen, Schnecken, Rotoren und anderen rotationssymmetrischen Bauteilen angepasst werden. Die Erstellung der Messprogramme erfolgt über die Eingabe der Verzahnungsparameter in Eingabemasken. Die bewährte Messsoftware Metrosoft CM findet im Bereich der 3D Koordinatenmesstechnik Anwendung. Die Software bietet die umfangreiche Funktionalität für die Analyse geometrischer Größen und Auswertung von Form- und Lagetoleranzen.

Hilfreiche Funktionalitäten

Im Messalltag haben sich einige Funktionalitäten als besonders hilfreich erwiesen. Da das Werkstück bereits aufgespannt und ausgerichtet ist, kann unmittelbar im Anschluss an die Verzahnungsmessung die Rauheitsmessung erfolgen. Dafür wird der Messtaster gegen den Rauheitssensor getauscht und der Messablauf der Rauheitsmessung im CNC Betrieb durchgeführt. Die Messpositionen sind daher identisch mit denen der Profil- und Flankenlinienmessung. 2012 wurden für einen Kunden aus dem Bereich Windenergie Planetenräder gefertigt. Hier wurde eine Oberflächenrauheit von Ra = 0.4 µm gefordert. Für dieses Projekt waren viele Tests mit unterschiedlichen Schleifscheiben und Maschinen-Prozessparametern notwendig. Die Rauheitsprüfung auf der LH 2600 Hybrid ermöglichte es, das Projekt zeitsparend und mit der erforderlichen Genauigkeit abzuschließen.

Die Funktionalität zum Scannen der Zahnfußrundung ermöglicht die Auswertung des Zahnfußradius, der Zahnfußrundung und der Flächenevolvente. Der Zustand des Zahnrades nach dem Wälzfräsen und dem Schleifen kann so präzise analysiert werden. Dies ermöglicht verlässliche Auswertungen, die Aufschluss über die korrekte Ausprägung des Wälzfräsers geben. Mit der Funktionalität zur Verschränkungsprüfung im Verzahnungsprüfprogramm von TGear werden Profil und Flankenlinien an unterschiedlichen Positionen, verteilt über den Zahn, analysiert. Hieraus lassen sich anhand der Verwindung Rückschlüsse auf den Härteverzug ziehen.

Zukunftsorientiert investiert

Aktuell können bei Xinxing Tongyong Drivetrain mit einem maximalen Durchmesser von 1.500 mm gefertigt werden. Die LH 2600 Hybrid hingegen erlaubt die Prüfung von Zahnrädern mit einem maximalen Durchmesser von 2.600 mm. So bietet das Messsystem Xinxing Tongyong Drivetrain die Möglichkeit auch dann noch Verzahnungen zu prüfen, wenn die Produktionskapazitäten erweitert werden. Durch einen wachsenden Kundenstamm und steigende Produktionsmengen ist die LH Hybrid bei Xinxing Tongyong Drivetrain seit Mai 2013 täglich in einem 3-Schicht-Betrieb im Einsatz.