Areal parameters for the characterisation of gear distortions

Abstract

Gear distortion is influenced by several effects which might originate in various steps of the entire production chain. To understand the distortion mechanisms including interactions between different influencing parameters, a system approach for the whole production process is required. As distortion is not constrained to the toothing but also effects the gear's base body, an extended measuring strategy (compared to the standard) has been devised. Based on this strategy, an areal evaluation has been developed and new quality parameters describing the deviations of the whole gear and of each tooth have been defined. In contrast to the standard evaluation, the new quality parameters consider the relationship between different measured lines. This offers the possibility to determine the influences of the base body deviations on the toothing distortion and to separate them from the intrinsic toothing deviation. This paper describes the developed strategies and methods and compares them with the standard inspection process.Keywords: gear / distortion / areal evaluation / measurement strategy / cmm / Der Verzug von Zylinderrädern wird durch verschiedene Effekte beeinflusst, die in unterschiedlichen Teilen der Fertigungskette auftreten können. Um die Verzugsmechanismen inklusive der Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Einflussgrößen vollständig zu verstehen, ist ein Systemansatz für den gesamten Fertigungsprozess erforderlich. Da der Verzug nicht nur auf die Verzahnung beschränkt ist, sondern am gesamten Zylinderradkörper auftreten kann, ist (verglichen mit dem Standard) eine aufwändige Messstrategie für Zylinderräder entworfen worden. Basierend auf dieser Strategie konnte eine flächenhafte Auswertung inklusive neuer Qualitätspara-metern entwickelt werden, welche sowohl die Formabweichungen des gesamten Zylinderrades als auch die der einzelnen Zähne beschreiben. Die Auswertung berücksichtigt im Gegensatz zum Standard-Verfahren die Beziehungen zwischen den einzelnen gemessenen Linien. Damit ergibt sich die Möglichkeit, die Einflüsse der Grundkörperverformungen auf den Verzahnungsverzug zu bestimmen und sie von denen der Verzahnung zu separieren. Der Artikel beschreibt die entwikkelten Strategien und Methoden und vergleicht sie mit dem standardisierten Mess-und Auswerteprozess.

Methodical investigation of distortion biasing parameters during case hardening of spur wheels

“…From both datasets the alteration is calculated, which is the heat treatment related distortion being discussed. A detailed description of geometric measurement for the determination of distortion is discussed in the article of Stöbener et al [4].…”

“…The toothing is characterised by the tooth alignment error, profile angle error and adjacent pitch error. Additionally, as described by Stöbener [4], an offset characterising the mean offset of each flank from the ideal geometry is calculated. From this parameter tooth thickness deviations and adjacent pitch can be recalculated with increased accuracy and a reference to the sample coordinates.…”

Distortion engineering – interim results after one decade research within the Collaborative Research Center

“…An interesting step forward is the plane oriented parameterised description of gear distortion as recently developed by Stöbener et al [13] within the corresponding CRC project.…”

Gear Shape Parameter Measurement Using a Model-Based Scanning Multi-Distance Measurement Approach

“…According to [ 20 , 22 ], the plumb line distances to the ideal involute can be calculated to whereby the corresponding rolling angles to the root point of the plumb line distances on the involutes are determined implicitly. The parameter r I is the radius of the detected actual point in polar coordinates within the workpiece coordinate system and describes the corresponding polar angle to the radius r I .…”