Tomografía computerizada en metrología de engranajes

Este artículo examina el uso de la tomografía computerizada (TC) en la metrología de engranajes, centrándose en particular en la comparación directa de los parámetros de los engranajes con los dispositivos de medición táctil de engranajes. El objetivo es demostrar las impresionantes posibilidades de la tecnología TC en el campo de la metrología de engranajes y mostrar las principales ventajas de la tomografía computerizada exaCT en la metrología de engranajes.

La tomografía computerizada industrial está firmemente asentada en la metrología dimensional desde hace varios años. A menudo es la única forma de comprobar la tolerancia geométrica de los componentes, sobre todo cuando se trata de determinar geometrías complejas a las que no se puede acceder por otros métodos ópticos o táctiles. Una gran ventaja de esta tecnología es que, además de la inspección geométrica, también se puede comprobar si el material del componente presenta defectos, con el fin de evitar fallos del componente en este sentido.

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Análisis de la capacidad de medición de la tecnología TC en engranajes La aplicación potencial de la tomografía computerizada en la metrología de engranajes es aún relativamente desconocida. La razón de ello es que aún no ha sido posible analizar los datos de medición de la TC de acuerdo con las normas existentes de metrología de engranajes. Esto ha dado lugar a una falta de trazabilidad. La falta de prueba de su capacidad ha impedido hasta ahora su uso en el aseguramiento de la calidad. WENZEL Por este motivo, , como fabricante desde hace muchos años de máquinas de medición de engranajes de alta precisión y dispositivos de medición por tomografía computerizada rápida, se ha centrado recientemente en combinar ambas tecnologías.

Al comparar directamente los parámetros de los engranajes determinados mediante mediciones táctiles y tomografías computarizadas, ahora es posible analizar por primera vez la capacidad de medición de la tecnología TC en engranajes. Este artículo pretende informar a los responsables de calidad de la tecnología de medición de engranajes sobre el estado actual de la técnica y contribuir así a reforzar el papel de la TC como tecnología de medición de engranajes.

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Ventajas y dificultades de los engranajes de plástico Debido a los aspectos relacionados con el ahorro de energía, el enfoque industrial de los materiales para componentes de maquinaria se aleja cada vez más de las aleaciones metálicas más pesadas en favor de los plásticos ligeros. Sin embargo, además de comprobar la especificación geométrica del producto, esto también requiere pruebas adicionales de la durabilidad potencial de los componentes no metálicos. En general, se sabe que la durabilidad de los componentes de máquinas fabricados con plásticos sufre más por defectos de material que sus homólogos fabricados con aleaciones metálicas más duras. WENZEL Los tomógrafos informáticos industriales de demuestran que esto no siempre tiene por qué ir asociado a un aumento de los costes.

La tomografía computerizada industrial con rayos X es ideal para realizar ensayos no destructivos de plásticos. Con el fin de establecer la tecnología TC como método fiable para la medición de engranajes, se comparan entre sí diferentes mediciones de parámetros de engranajes. Las tomografías computarizadas se evalúan a partir de mediciones de referencia táctiles. El método presentado para la medición dimensional trazable de engranajes con TC se basa en las directrices probadas ISO 10360 en general y VDI/VDE 2612/13 específicamente para mediciones en roscas y engranajes.

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Ensayos realizados Como objeto de ensayo se seleccionó un engranaje recto de diámetro completo con un módulo normal de 1,2 mm fabricado en plástico.

El tamaño de un objeto de medición es un parámetro muy importante para la tomografía computerizada. WENZEL La serie de tomografía computerizada exaCT de está diseñada para medir con precisión componentes muy pequeños u, opcionalmente, grandes. Una ventaja decisiva para ahorrar costes es que el exaCT L 225 utilizado, con su extraordinario rendimiento de 225 kV como máximo, también ofrece la posibilidad de medir varios objetos simultáneamente.

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Esto es posible si el tamaño del objeto de medición guarda cierta relación con sus variables características, o viceversa. En el caso de los engranajes, se trata del diámetro del engranaje y del módulo. La rueda dentada seleccionada, con un diámetro de unos 45 mm y un módulo de 1,2 mm, cumple estas condiciones y, por lo tanto, puede utilizarse en el futuro para otras pruebas de medición de paletas de varias piezas.

WENZEL La máquina de medición de engranajes GT 450 utilizada como referencia es una máquina de medición de engranajes de alta precisión. Sus ventajas radican en la medición precisa y rápida de engranajes en transmisiones. Otra característica especial de la GT 450 es el software WM | Gear utilizado. El software permite tanto el control de la máquina como la evaluación de los puntos de palpación. WM | Gear se encarga del enhebrado del elemento de palpación mecánico en el engranaje, del registro de los puntos de palpación y de la evaluación estandarizada de la nube de puntos táctiles.

Pueden analizarse todos los engranajes, rectos, helicoidales y helicoidales en sus variantes internas o externas. WENZEL El software dispone de la interfaz exclusiva denominada "máquina de medición de coordenadas virtual". WENZEL WENZEL De este modo, ya no es necesario realizar las mediciones a través del control CNC de una máquina de medición de coordenadas, sino que es posible realizarlas 1:1 virtualmente en la memoria de un ordenador utilizando los datos CT de un tomógrafo computerizado.

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Las figuras muestran los resultados de los informes de medición del engranaje recto de plástico. Las líneas azules representan los puntos de medición, mientras que las líneas rectas negras representan el contorno teórico. Un cuadrado negro en el cuadrado del papel del informe corresponde a una desviación de 0,25 µm en este ajuste. Los resultados de las mediciones muestran una concordancia muy buena.

En conjunto, se determinó una desviación máxima inferior a 5 micrómetros para todos los parámetros del engranaje. Las desviaciones medias son incluso inferiores a 3 micrómetros. Aunque se trata de resultados iniciales, la precisión alcanzada es extraordinaria. WENZEL Los resultados demuestran la idoneidad de la serie exaCT como dispositivo de medición de engranajes de plástico.

Las clases de calidad habitualmente requeridas para las ruedas de plástico de 5 a 10 pueden ensayarse de forma fiable con el método CT. Esto se debe principalmente a que, a diferencia de la gama táctil, con el método CT el tamaño de la sonda puede ser prácticamente cualquiera.

Conclusiones: WENZEL Los sistemas de tomografía computerizada exaCT permiten medir con rapidez y gran precisión engranajes y otros componentes de plástico. En comparación con los métodos tradicionales, los dispositivos ofrecen un importante ahorro de tiempo y varios aspectos destacados: Inspección de engranajes internos y externos, comprobación de la densidad y estructura del material y creación de modelos 3D para análisis posteriores. WENZEL La tecnología CT de permite a las empresas del sector de los engranajes reconocer los defectos del producto en una fase temprana, aumentar la calidad del producto y hacer más eficiente el proceso de fabricación.

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Autor: Dr. Uwe Hilpert, Jefe de Producto CT

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