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Zahnradprotokoll verstehen: Flankenlinien-Winkelabweichung

Die Flankenlinien-Winkelabweichung ist eine von drei Abweichungen, die die unmodifizierte Flankenlinie charakterisieren. Bezieht man Flankenmodifikationen mit ein, dann kommen weitere Parameter hinzu (z.B. die Balligkeit). Die Flankenlinien-Winkelabweichung hat das Symbol f.

Das Fehlerbild

Wenn ein Winkelfehler vorliegt, ist der Flankenlinienschrieb (rote Linie) verkippt (s.u.).

Flankenliniendiagramme für Zahn 1 mit Angabe der Abweichungen
Flankenliniendiagramme für Zahn 1 mit Angabe der Abweichungen

Man liest die Flankenlinien-Winkelabweichung folgendermaßen ab:

Flankenlinien-Winkelabweichung
Flankenlinien-Winkelabweichung

Details zur Definition und Auswertung findest du unter: Flankenlinien-Winkelabweichung.

Interpretation des Diagramms

Was bedeutet der Verlauf des obigen Flankenlinienschriebes?

Die schwarze senkrechte Linie im Diagramm symbolisiert die ideale Flankenlinie. Das Diagramm stellt die Flankenlinie als Gerade dar, unabhängig davon ob es sich um eine Geradverzahnung oder eine Schrägverzahnung handelt. Das erleichtert die Interpretation der Abweichungen.

Sind die Abweichungen (rote Linie) gegen die ideale Flankenlinie (schwarze Linie) verkippt, dann liegt eine Flankenlinien-Winkelabweichung vor. Das heißt, dass der real vorhandene Schrägungswinkel nicht dem Soll-Schrägungswinkel entspricht.

Die Richtung der Verkippung und damit das Vorzeichen der Flankenlinien-Winkelabweichung zeigt an, ob der Ist-Schrägungswinkel größer oder kleiner ist als der Soll-Schrägungswinkel. Jetzt wird es aber etwas komplizierter, da wir dabei verschiedene Fälle unterscheiden müssen:

  • Geradverzahnung/Schrägverzahnung
  • Rechtssteigend/Linkssteigend
  • Außen/Innenverzahnung

Hier ein Vergleich für Schrägverzahnungen mit Rechtssteigung. Betrachtet werden die Unterschiede am Außenrad und am Hohlrad, wenn der vorhandene Schrägungswinkel kleiner oder größer ist als der Soll-Schrägungswinkel:

Flankenlinien-Winkelabweichung für Schrägverzahnung (rechtssteigend) in Abhängigkeit von Aussenrad/Hohlrad und vom Ist-Schrägungswinkel
Flankenlinien-Winkelabweichung für Schrägverzahnung (rechtssteigend) in Abhängigkeit von Aussenrad/Hohlrad und vom Ist-Schrägungswinkel

Details zur Vorzeichendefinition und zum Verlauf der Flankenlinienabweichungen stehen auf der Seite: Flankenlinien-Winkelabweichung.

Die Ursache

Für eine Flankenlinien-Winkelabweichung kann es verschiedene Ursachen geben. Wenn die Flankenlinien-Winkelabweichung an allen gemessenen Zähnen (in der Regel sind diese gleichmäßig verteilt angeordnet) nahezu gleich groß ist, kann man davon ausgehen, eine falsche Einstellung bei der Fertigung (falscher Anstellwinkel) den Fehler verursacht (Voraussetzung: spanende Fertigung).

Unterscheidet sich der Flankenlinien-Winkelfehler an den gemessenen Zähnen in Richtung und Vorzeichen, dann könnte ein Taumel der Zahnradachse vorliegen (s.u.).

Taumel: Auswirkung auf Profil/Flankenlinie
Auswirkung des Taumels auf Profil/Flankenlinie (keine Exzentrizität auf Messebene)

Während sich der Taumel auf das Profil kaum auswirkt, beeinflusst er die Flankenlinien-Winkelabweichung deutlich. Der Wert der Abweichung und das Vorzeichen wechseln regelmäßig, wenn wie hier vier Zähne gleichmäßig verteit gemessen wurden (alle 90°).

Ist das Zahnrad durch Urformen entstanden (z.B. Kunststoff-Spritzguß), ist die Ursache in der Form zu suchen bzw. in dem unterschiedlichen Schwindverhalten (abhängig von der Geometrie des kompletten Zahnrades).

Eine reine Exzentrizität (ohne Verkippung) – erkennbar an dem Wert der Rundlaufabweichung – beeinflusst die Flankenlinienwinkelabweichung übrigens nicht.

Achtung: Ein etwaiger Taumel kann am Zahnrad vorliegen. Er kann jedoch auch durch einen Fehler während der Messung entstehen, z.B. durch eine Schaftantastung. Dies sollte man auf jeden Fall überprüfen, bevor man den Fertigungsprozess korrigiert.

Von Klaus Stein

Ich bin seit 20 Jahren in der Softwareentwicklung und in der Koordinatenmesstechnik tätig.
Da ich mich speziell um die Software für die Verzahnungsmesstechnik kümmere, ist das ebenfalls ein Themenschwerpunkt.