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Zahnradprotokoll verstehen: Profil-Winkelabweichung

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

Das Fehlerbild

Wenn ein Winkelfehler vorliegt, ist der Profilschrieb verkippt (s.u.).

Profil-Winkelabweichung: Aussenrad, Ist-Eingriffswinkel größer als Soll-Eingriffswinkel
Profil-Winkelabweichung: Aussenrad, Ist-Eingriffswinkel größer als Soll-Eingriffswinkel

Die Profil-Winkelabweichung wird folgendermaßen ermittelt:

Profil-Winkelabweichung
Profil-Winkelabweichung

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

Interpretation des Diagrams

Was bedeutet der Verlauf des obigen Profilschriebes?

Die schwarze senkrechte Linie im Diagramm symbolisiert die ideale Flankenform. Das Diagramm stell die Evolvente als Gerade dar (= linearisierte Evolvente). Das erleichtert die Interpretation der Abweichungen.

Der Zahn ist weniger steil als er sein sollte. Er verläuft zum Zahnkopf hin schmaler als er es sollte.

Der Grundkreisdurchmesser bestimmt den Verlauf der Evolvente. Die Verkippung des Profilschriebes kann auch in die andere Richtung verlaufen (s.u.). Die Richtung hängt davon ab, ob der Ist-Grundkreisdurchmesser größer oder kleiner ist als der Soll-Grundkreisdurchmesser.

Profil-Winkelabweichung: Aussenrad, Ist-Eingriffswinkel kleiner als Soll-Eingriffswinkel
Profil-Winkelabweichung: Aussenrad, Ist-Eingriffswinkel kleiner als Soll-Eingriffswinkel

Die Ursache

Eine Profil-Winkelabweichung entsteht, wenn der Ist-Grundkreisdurchmesser sich vom Soll-Grundkreisdurchmesser unterscheidet. Je größer die Differenz dieser beiden Durchmesser ist, umso größer ist die Profil-Winkelabweichung.

Verschiedene Zahnradparameter beeinflussen den Grundkreisdurchmesser (z.B. Schrägungswinkel, Eingriffswinkel). Diese kommen deshalb als Ursachen für die Profil-Winkelabweichung in Betracht.

Ist der Schrägungswinkel der Verursacher, dann macht sich das zusätzlich in Winkelabweichungen für die Flankenlinie bemerkbar. Wenn der Eingriffswinkel der Verursacher ist, so wirkt sich das nicht auf die Flankenlinie aus.

Wir betrachten in diesem Beitrag nur den zweiten Fall: Der Eingriffswinkel ist der alleinige Verursacher für die Profil-Winkelabweichung.

Wodurch wird der Eingriffswinkelfehler verursacht?

Die Ursache hängt vom Fertigungsverfahren ab:

  • Abwälzende Fertigungsverfahren: Die Form des Werkzeugs bestimmt den Eingriffswinkel. Das heißt, das Werkzeug fehlerhaft ist und muss ausgetauscht werden. Beispiele: Wälzfräsen, Wälzestoßen.
  • Formverfahren: Das Werkzeug hat die Form der Zahnlücke. Hier liegt entweder ein ein Fehler in der Werkzeuggeometrie vor. Oder es liegt ein Einstellfehler des Werkzeugs vor. In dem Fall hat die eine Flanke der Zahnlücke einen größeren Eingriffswinkel, die andere einen kleineren. Beispiele: Formfräsen, Formstoßen.
  • Gießverfahren, Umformverfahren: Die Form des Werkzeugs bestimmt den Eingriffswinkel. Das Werkzeug muss nachgearbeitet werden, wobei bei den Gießverfahren das Schwindungsverhalten des Materials berücksichtigt werden muss. Beispiele: Spritzgießen, Schmieden, Stanzen.

Unterschiede zwischen Außenverzahnung und Innenverzahnung

Wie unterscheidet sich der Profilschrieb für Außenverzahnung und Innenverzahnung?

Profil-Winkelabweichung in Abhängigkeit von Aussenrad/Hohlrad und vom Ist-Eingriffswinkel
Profil-Winkelabweichung in Abhängigkeit von Aussenrad/Hohlrad und vom Ist-Eingriffswinkel

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.