Dralloder nicht Drall … - Alicona

Drall oder nicht Drall …Eine Frage der OberflächenmessungWinkelgetriebe sorgen dafür, dass dieKraft des Motors auf die Achsen verteiltwird. Damit ein solches Winkelgetriebeauch richtig funktioniert, ist dessen Drallfreiheitabsolute Voraussetzung. Sonstkann die filigrane Dichtlippe eines Radialwellendichtringes,der so genannte Simmerring,das Getriebe nicht gegen das Ölabdichten, das aus dem Gehäuse dringt.Was folgt, ist ein kontinuierlicher Ölverlust,der bis zur Austrocknung des Getriebesund damit zu massiven Getriebeschädenführen kann. Ob ein Winkelgetriebetatsächlich drallfrei ist, ermittelt MagnaPowertrain durch hochauflösende 3D-Oberflächenmessung mit dem optischenMesssystem InfiniteFocus von Alicona.Magna Powertrain ist einweltweit führender Zuliefererin der Automobilindustrieund Hersteller von Verteilergetriebenund Power-Take-Off Units sowie Antriebs- undAchssystemen. Internationalbekannt ist das Unternehmenunter anderem für die hohenKompetenzen in der Herstellungund Integration von Verteilergetrieben.Auch die ausder hauseigenen Produktionstammenden Winkelgetriebewerden in den Verteilergetriebenangegliedert.Zuviel Drall verursachtÖlverlustDer Drall entsteht währendder Herstellung des Getriebes,beim Finishing der Oberfläche,einem Schleif- oderDrehprozess. Die rotierendeBewegung des Werkzeugeshinterlässt Riefen bzw. einedurchgehende Nut, die sichwie das Gewinde einerSchraube über das gesamteWerkstück wendelt und eineentsprechende Steigung verursacht.Die Dichtlippe desRadialwellendichtringes kanndas Getriebe durch die wendelförmigenRiefen oder Nutennicht abdichten, weildiese Wendel durch die DrehbewegungÖl unter der Dichtlippehindurch fördert. DieFolge ist, dass das Öl aus demVerteilergehäuse entlang derNut wie in einer gewindeförmigenBahn nach außen tritt.Um diesen Effekt zu vermeiden,muss der Prozess spezielleingestellt, geprüft und abgesichertwerden. Damit sollder Drall soweit minimiertwerden, dass der Simmerringdas Bauteil ausreichend abdichtetund kein Öl nach außendringt.Vorbeugung durch optische3D-WinkelmessungBevor das bearbeitete Winkelgetriebein das Verteilergetriebeeingebaut wird mussMagna Powertrain also sicherstellen, dass das Bauteil drallfreiist. Diese Frage wird mitdem 3D-Messgerät Infinite-Focus numerisch beantwortet.DI Armin Rauscher, Leiterder Abteilung Werkstofftechnikvon Magna Powertrain,über die Anforderungen andas Messinstrument: „Es warvon Anfang an klar, dass essich um ein optisches Geräthandeln muss. Die Feststellung,ob die bearbeitetenSitze drallfrei sind, kann nurdurch die Messung der Drallwinkelerfolgen. Taktile Messverfahrensind für diese Aufgabenstellungäußerstunzureichend einsetzbar.“Im hochauflösenden optischen3D-Messinstrumentvon Alicona ist der Automobilzuliefererfündig geworden.Die Winkelmessung wirdschnell, genau und einfachrealisiert, wobei die visuelleKorrelation zwischen op-3D-Abbildung von geschliffenen Sitzen eines Winkelgetriebes in Echt- undFalschfarbendarstellung: Die Visualisierung über ein großes Messfeld machtbereits deutlich, ob und in welchem Ausmaß die Oberfläche Riefen unddamit Drall aufweistInspect 01/2008, S. 75-76, GIT VERLAG GmbH & Co. KG, Darmstadtwww.gitverlag.com www.pro-4-pro.com

Die Autokorrelation illustriert eine Vorzugsrichtung der Oberfläche: indiesem Fall weist die Topographie des Winkelgetriebes nur geringfügigeRegelmäßigkeiten auf, daraus lässt sich schließen, dass kaum Drall vorhandenisttischem Bild und 3D-Tiefenmessungein wichtiger Faktorist. „Um einen Winkel messenzu können“, erklärt Rauscher,„muss ich sehen, wo dieserist.“ Mit der Autokorrelationvisualisiert das Messinstrumentdeutlich eine Vorzugsrichtungder Oberfläche.Diese Visualisierung der Topographieist Voraussetzung,die Winkel überhaupt messenzu können. Die Größe desWinkels gibt den Restdrall anund ist somit ausschlaggebend,ob das Getriebe weiterverarbeitet werden kann.Referenzgrößen zur automatisiertenMessungIn der Forschung und Entwicklungarbeitet MagnaPowertrain zur Zeit intensivdaran, einen Winkel als Referenzparameterfestzulegen.Diese Referenzgröße soll angeben,ab welcher Winkelgrößezu viel Drall gegebenist und das Winkelgetriebenicht weiter verarbeitetwerden kann. Dazuwerden verschiedeneBearbeitungsverfahrengetestet und mittelsWinkelmessung evaluiert,welche Bearbeitungszeit, Geschwindigkeitetc. welchesAusmaß an Drall hinterlässt.„Wenn wir diesen Winkel einmaldefiniert haben, wirdQualitätssicherung so einfach,wie es bis dato nichtmöglich war. Dann könnenwir die Kontrollmessungenauch automatisieren undmüssen uns nur noch stichprobenmäßigdie Messergebnisseansehen, um zu wissen,ob die geschliffenen Sitze derWinkelgetriebe auch wirklichdrallfrei sind.“, so der Leiterder Abteilung Werkstofftechniküber den weiteren Einsatzdes Messsystems.Neben der Messung vonDrall setzt Magna Powertraindas Messgerät auch zurBruchanalyse ein. Armin Rauschersieht noch eine Reihevon weiteren Anwendungenvor und ist enthusiastisch:„Wir wollen die Messung vonDichtringen automatisieren,mit der Partikelmessung imZuge der Restschmutzanalysebeginnen und die Gefügeparametervon Gusseisen undPorengrößen und -anzahl beiunseren Druckgussteilenmessen.“Mit der Fokus-Variationoptisch in der AutomobilindustriemessenInfiniteFocus ist ein hochauflösendesoptisches 3D-Messsystemzur Qualitätssicherungim Labor und inproduktionsnaher Umgebung.Oberflächen mit steilen Flanken,großen Rauheiten undstarken Reflexionen werdenmit einer vertikalen Auflösungvon bis zu 10nm gemessen.Auch bei Messungenüber große Messbereichewerden rückführbare Ergebnisseerzielt. Das System wirdeingesetzt, sobald Oberflächeneine Rauheit von nurwenigen Nanometern aufweisen.Zu den Anwendungenzählen grundlegende Untersuchungenwie die Messungvon korrodierten Oberflächen,die Analyse von tribologischenProzessen wie Reibung,Verschleißanalyseoder Toleranzmessungenbzw. Soll-IstVergleiche. Eine Besonderheitdes Messsystemsist seineLeistungsfähigkeit bei komplexenTopographien, alsoOberflächen mit steilen Flankenoder Bauteilen mit starkenReflexionen. Daher wirddas Gerät unter anderem erfolgreichzur Messung vonSubminiaturteilen wie Mikrozahnräderneingesetzt. Dasgilt auch bei Topographienmit großen Rauheiten. Beigrößeren Komponenten wieWerkstücken aus Guss, diegroße Rauheiten aufweisen,wird mit InfiniteFocus unteranderem die Porosität gemessen.Auch bei Messaufgaben,wo vor allem Radienund Winkel ausschlaggebendeGrößen zur Qualitätssicherungsind, setzen Anwenderdas System ein. Indieses Spektrum fällt zumBeispiel die Messung von Einspritzdüsen.InfiniteFocus zählt nichtnur zur Laborausstattung vonZulieferern im Bereich desMotors. Auch Hersteller vonKunststoffkomponenten oderLeder nutzen die Vorteile deroptischen Messung.InfiniteFocus beruht aufdem Prinzip der Fokus-Variation.Die geringe Schärfentiefeeiner Optik wird genutzt,um die Tiefeninformation einerOberfläche zu extrahieren.Damit ist InfiniteFocusdas einzige Messsystem, dasdie Topographie einer Oberflächeinklusive registrierterFarbinformation misst undsämtliche Proben in Echtfarbenvisualisiert. Die Fokus-Variation ist im aktuellen Entwurfzur ISO Norm 25178enthalten, die erstmals nebentaktilen auch optische Verfahrenstandardisiert.Das optische 3D-OberflächenmessgerätInfiniteFocus vonAlicona wird vonMagna Powertraineingesetzt, mittelsWinkelmessung denDrall von Winkelgetriebenzu evaluieren AutorinMag. Astrid Krenn, MarketingAlicona Imaging GmbH,Grambach bei Graz/ÖsterreichTel.: 0043/316/4000-700Fax: 0043/316/4000-711www.alicona.cominfo@alicona.com