Messvergleich MdK

Das Diametrale Zweikugelmaß (M_dK) ist ein gängiges Maß, um die Zahndicke an einem Zahnrad zu überprüfen. Das M_dK vereinfacht durch sein Messprinzip die manuelle Messung deutlich im Vergleich zur direkten Zahndickenmessung. Dadurch wird die Messung in der Handhabung einfach und zuverlässig in den Ergebnissen. Details dazu finden Sie unter (Diametrale Zweikugelmaß).

KMG mit genaueren Ergebnissen?

Das Koordinatenmessgerät (KMG) ist das genauere Messgerät im Vergleich zu einer Bügelmessschraube. Die Messunsicherheit des KMG liegt im Bereich von wenigen Mikrometer. Außerdem hat das KMG eine höhere Wiederholgenauigkeit als die Bügelmessschraube. Dann kann man davon ausgehen, dass die Messung mit KMG zu genaueren Messergebnissen führt. Das ist in der Regel auch der Fall. Das diametrale Zweikugelmaß (M_dK) bildet dabei jedoch die Ausnahme.

Messdifferenzen beim M_dK

Es kommt immer wieder vor, dass es beim M_dK Messdifferenzen gibt. Diese können auftreten, wenn manuell gemessen und zusätzlich auf dem KMG gemessen wird. Das ist nicht immer der Fall. Es kann jedoch vorkommen. Woran liegt das?

Solange Messstrategie, Messort und Messkraft bei beiden Messungen identisch sind, werden die Differenzen nur sehr klein sein. Sie liegen dann innerhalb der Messunsicherheit der Messgeräte.

Unterscheiden sich die Messstrategien der beiden Messgeräte, kann dies größere Unterschiede in den Messergebnissen zur Folge haben. Ich betone das „kann“, da noch weitere Faktoren ursächlich für die Differenzen sind.

Messstrategie: Zweiflankenanlage

Das M_dK ist so definiert, dass Kugeln in die Zahnlücken eingelegt werden, um dann das Maß über die Kugeln von gegenüberliegenden Lücken zu messen. Wird bei der Messung eine reale Kugel in die Zahnlücke eingelegt, werden dadurch die Flanken an der Stelle erfasst, an der die Kugel beührt. Dadurch werden alle Einflüsse auf das Messergebnis (Zahndicke, Teilung, Winkelfehler, Formfehler) berücksichtigt. Die Messung bildet 1:1 die Definition des MdK ab und es ergeben sich verlässliche Messergebnisse.

Der Nachteil dieser Messung auf dem KMG ist, dass es bezogen auf Zeit und Hardwareanforderungen aufwändig ist. Zeit, da eine separate Messung für das M_dK durchgeführt werden muss. Hardware, da ein scannendes Tastsystem benötigt wird und ein Drehtisch. Außerdem müssen Taststifte mit den benötigten Kugeldurchmessern vorgehalten werden. Das ist ein hoher Aufwand, der für exakte Messergebnisse betrieben werden muss.

Messstrategie: Einflankenanlage

Bei dieser Messstrategie wird das M_dK aus Messpunkten in Einflankenanlage ermittelt, also z.B. aus den Teilungspunkten. Einflankenanlage bedeutet, dass der Messtaster bei der Aufnahme des Messpunktes nur eine Zahnflanke berührt.

Das Einlegen der Kugel in die Zahnlücke wird von der Software mathematisch simuliert. Diese Strategie kann zu Messergebnissen führen, die mit der manuellen Messung vergleichbar sind, wenn:

• an der Stelle gemessen wird, wo die Kugel die Flanke berührt
• die Verzahnung nur geringe Abweichungen (Winkel, Form) aufweist

Die mathematische Simulation kann jedoch zu M_dK-Werten führen, die von denen der manuellen Messung abweichen. Die mathematische Simulation ist nicht falsch. Sie basiert in diesem Fall lediglich auf unsicheren Messdaten. Das ist dann der Fall, wenn der Durchmesser, auf dem die Messpunkte aufgenommen werden, sich deutlich von dem Durchmesser unterscheiden, an dem die reale Kugel die Flanken berührt.

Fazit

Es ist immer ein Tradeoff zwischen Genauigkeit und Kosten. Die Messung in Zweiflankenanlage auf dem KMG ist das Non-Plus-Ultra der Genauigkeit. Sie kostet jedoch. Zum einen wird das entsprechende Messgerät benötigt, zum anderen müssen die entsprechenden Taststifte mit passendem Kugeldurchmesser vorgehalten werden.

Alternativ kann in Einflankenanlage gemessen werden. Wichtig ist, darauf zu achten, dass die Messpunkte möglichst nahe am Messkreisdurchmesser des M_dK aufgenommen werden. Bei den meisten Softwarepaketen für die Verzahnungsmessung kann der Durchmesser für die Teilungsmessung angepasst werden.

Sind Sie sich unsicher, ob das ermittelte M_dK-Maß korrekt ist? Dann können Sie immer noch eine manuelle Messung mit einer Bügelmessschraube durchführen. Diese ist weitestgehend zuverlässig, da sie vom Messprinzip der Definition des M_dK entspricht. Im Falle der Bügelmessschraube müssen Sie zwar auch Kugeleinsätze für die benötigten Kugeldurchmesser anschaffen. Diese sind jedoch deutlich günstiger als Taststifte für das KMG.