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Zahnradprotokoll verstehen: Taumel

Bei dem Taumel handelt es sich um einen Fehler der Verzahnungsachse. Die Achse ist zur Verzahnung verkippt.

Außenverzahnung mit Taumelfehler der Zahnradachse
Außenverzahnung mit Taumelfehler der Zahnradachse

Das Fehlerbild

Das Zahnradprotokoll zeigt fast ideale Profilabweichungen. Die Flankenlinien weichen jedoch größere Winkelabweichungen auf. Wobei diese Abweichungen von Zahn zu Zahn variieren. Die Flankenlinien-Winkelabweichungen liegen im positiven wie im negativen Bereich. Auf den ersten Blick lässt sich keine Regelmäßigkeit erkennen (s.u.).

Taumel: Auswirkung auf Profil/Flankenlinie
Auswirkung des Taumels auf Profil/Flankenlinie

Dieses Fehlerbild lässt sich von „normalen“ Flankenlinien-Winkelabweichungen (f) nur schwer unterscheiden.

Die „Nebenwirkungen“

Der Taumel kann sich zusätzlich durch einen sinusförmigen Verlauf im Rundlaufdiagramm (Fr) bemerkbar machen (s.u.). Dies ist jedoch nicht zwingend. Dieser Verlauf ist nur sichtbar, wenn sich eine Aussermittigkeit der Achse auf der Ebene ergibt, auf der der Rundlauf gemessen wurde (= Ebene, auf der die Teilung gemessen wurde).

Rundlaufdiagramm mit exzentrischen Werten
Rundlaufdiagramm mit exzentrischen Werten

Die Ursache

Im Zahnradprotokoll macht sich der Taumelfehler vor allem in den Flankenlinienabweichungen bemerkbar. Die Flankenlinien sind durch den Taumel verkippt. Die Größe und die Richtung der Verkippung ändert sich um den Radumfang. Die Verkippung zeigt sich in der Flankenlinien-Winkelabweichung (s.o.).

Die Analyse

Eine eindeutige Feststellung des Taumels ist die Messung des Rundlaufs auf drei Ebenen. Damit wird die Exzentrizität der Achse auf der jeweiligen Ebene ermittelt. Woraus sich der Taumel berechnen lässt und von einer einfachen Exzentrizität der Achse unterscheiden lässt.

Es gibt jedoch eine Möglichkeit, den Taumel über eine Standardmessung zu identifizieren: Die Flankenlinie werden an vier Zähnen gemessen, die gleichmäßig um 360° verteilt sind. Liegt ein Taumel vor, dann wird die mittlere Flankenlinienwinkelabweichung zu Null (s.o.) bzw. geht gegen Null. Die Flankenlinien-Winkelabweichungen (f) der gemessenen Zähne heben sich darin gegenseitig auf.

Auf das Profil wirkt sich der Taumel fast nicht aus (s.o.) . Er wirkt sich gar nicht aus, wenn der Taumel auf der Messebene des Profils keine Aussermittigkeit erzeugt.

Achtung:

Aus den Abweichungen im Zahnradprotokoll geht nur hervor, dass die Z-Achse des Koordinatensystems zur Verzahnung verkippt ist. Das kann zwei Ursachen haben:

  • durch einen Fehler in der Fertigung: Bohrung liegt schräg zur Verzahnung.
  • durch einen Fehler bei der Messung: Antastung mit dem Schaft des Taststiftes anstatt mit der Tastkugel bei einzelnen Punkten.

Als erstes solltest Du deshalb die Bestimmung des Koordinatensystems auf Deinem Koordinatenmessgerät (KMG) überprüfen, bevor du die Fertigung stoppst.

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.