Tomografía computarizada en la tecnología de medición de engranajes

La tecnología CT ofrece oportunidades impresionantes en el área de la tecnología de medición de engranajes.

Este artículo destaca la aplicación de la tomografía computarizada (TC) en la tecnología de medición de engranajes y presta especial atención a la comparación directa de los parámetros de los engranajes con los dispositivos de medición de engranajes táctiles. El objetivo es demostrar las impresionantes posibilidades de la tecnología de tomografía computarizada en el área de la tecnología de medición de engranajes y mostrar las principales ventajas de los tomógrafos computarizados eXact en la tecnología de medición de engranajes.

La tomografía computarizada industrial ha ocupado un lugar firme en la tecnología de medición dimensional desde hace varios años. Especialmente cuando se determinan geometrías complejas que de otro modo serían inaccesibles para los métodos ópticos o de sondeo, esta es a menudo la única forma de comprobar la tolerancia geométrica de los componentes. Una de las principales ventajas de esta tecnología es que, además de las pruebas geométricas, también se comprueba si hay errores en el material del componente, con el fin de evitar los fallos relacionados con los componentes.

Análisis de la capacidad de la tecnología CT para medir en engranajes
Sin embargo, la posible aplicación de la tomografía computarizada en la tecnología de medición de engranajes aún es relativamente desconocida. La razón de esto fue la opción, que antes no estaba disponible, de poder evaluar los datos de medición por tomografía computarizada de acuerdo con los estándares actuales de tecnología de medición de engranajes. Esto resultó en una falta de repatriación. La falta de pruebas de competencia ha impedido su uso en la garantía de calidad hasta ahora. Por este motivo, WENZEL, fabricante desde hace mucho tiempo de máquinas de medición de engranajes de alta precisión y dispositivos rápidos de medición por tomografía computarizada, se ha centrado recientemente en combinar estas técnicas.

Mediante la comparación directa entre los parámetros de los engranajes, determinados mediante mediciones táctiles y tomografías computarizadas, ahora es posible analizar por primera vez la capacidad de la tecnología de tomografía computarizada para medir los engranajes. El objetivo de este artículo es 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 tomografía computarizada como tecnología de medición de engranajes.

Ventajas y dificultades de los engranajes de plástico
Debido a los aspectos relacionados con el ahorro de energía, el enfoque industrial en los materiales para los componentes de las máquinas se está desplazando cada vez más, pasando de las aleaciones metálicas más pesadas a los plásticos ligeros. Sin embargo, además de comprobar las especificaciones geométricas del producto, esto también requiere realizar pruebas adicionales para determinar la posible durabilidad de los componentes no metálicos. En general, se sabe que la durabilidad de los componentes de máquinas hechos de plástico adolece más de defectos de material que los de sus homólogos fabricados con aleaciones de metales más duros. Los tomógrafos computarizados industriales de WENZEL permiten que esto no siempre implique un aumento de los costos.

La tomografía computarizada industrial con rayos X es ideal para realizar pruebas no destructivas de plásticos. Para establecer la tecnología de tomografía computarizada como un método confiable para medir engranajes, se comparan entre sí diferentes mediciones de los parámetros de transmisión. Las tomografías computarizadas se evalúan mediante mediciones táctiles de referencia. El método presentado para la medición dimensional trazable de engranajes mediante tomografía computarizada se basa en las acreditadas directrices ISO 10360 en general y en la VDI/VDE 2612/13 específicamente para las mediciones en roscas y engranajes.

Investigaciones realizadas
Como objeto de ensayo se seleccionó un engranaje recto de diámetro con un módulo normal de 1,2 mm hecho de plástico.

Engranaje recto de plástico

El tamaño de un objeto de medición es un parámetro muy importante para la tomografía computarizada. La serie de tomografía computarizada eXact de WENZEL está diseñada para medir con precisión componentes muy pequeños o, opcionalmente, grandes. Una ventaja decisiva en términos de ahorro de costes es que la eXact L 225 utilizada, con su extraordinaria potencia máxima de 225 kV, también ofrece la opción de medir varios objetos al mismo tiempo

Tomógrafo computarizado eXact L 225

Esto es posible cuando el tamaño del objeto de medición está en cierta relación con sus tamaños característicos, o viceversa. En el caso de los engranajes, es el diámetro del engranaje y del módulo. La rueda dentada seleccionada, con un diámetro de aproximadamente 45 mm y un módulo de 1,2 mm, cumple estos requisitos y, por lo tanto, puede utilizarse en el futuro para realizar más pruebas con medidas de palés de piezas múltiples.

Medidor de engranajes GT 450

El medidor de engranajes GT 450 de WENZEL utilizado como referencia es una máquina de medición de engranajes de alta precisión. Sus ventajas radican en la medición rápida y precisa de los engranajes de las transmisiones. Otra característica especial del GT 450 es el software WM | Gear utilizado. El software permite tanto el control de la máquina como la evaluación de los puntos de contacto. WM | Gear se encarga de enroscar la sonda mecánica en el engranaje, registrar los puntos de contacto y evaluar la nube de puntos táctiles de acuerdo con las normas.

Cualquier engranaje, recto, angular y de tornillo, se puede analizar en sus variantes internas o externas. El software tiene la interfaz exclusiva de WENZEL denominada «máquina virtual de medición de coordenadas». Esto permite dejar de realizar las mediciones mediante el control CNC de una máquina de medición de coordenadas WENZEL, sino realizarlas prácticamente en forma 1:1 en la memoria de un ordenador utilizando datos de tomografía computarizada de un tomógrafo computarizado WENZEL.

Informe de resultados de la GT 450 Straight Toothg

Informe de resultados de engranajes rectos eXact L 225

Las ilustraciones muestran los resultados de los informes de prueba para engranajes rectos de plástico. Las líneas azules representan los puntos de medición, mientras que las líneas rectas negras representan el esquema teórico. En este contexto, un cuadrado negro en el cheque del informe corresponde a una desviación de 0,25 µm. Los resultados de la medición muestran una concordancia muy buena.

En general, se encontró una desviación máxima de menos de 5 micrómetros para todos los parámetros de engranaje. Las desviaciones medias son incluso inferiores a tres micrómetros. Aunque se trata de resultados iniciales, la precisión alcanzada es excelente. Los resultados demuestran que la serie WENZEL EXACT es adecuada como dispositivo de medición contra engranajes de plástico.

Las clases de calidad habituales requeridas de 5 a 10 para ruedas de plástico se pueden probar de forma fiable mediante el método CT. Esto se debe principalmente al hecho de que, a diferencia del área táctil, en el método de tomografía computarizada, el tamaño de la sonda puede ser prácticamente tan pequeño como desee.


Conclusión: Los tomógrafos computarizados WENZEL eXact permiten una medición rápida y altamente precisa de engranajes y otros componentes plásticos. En comparación con los métodos tradicionales, los dispositivos permiten ahorrar mucho tiempo y algunos aspectos destacados: la inspección de engranajes internos y externos, las pruebas de la densidad y la estructura del material y la creación de modelos 3D para análisis posteriores. La tecnología de tomografía computarizada de WENZEL permite a las empresas del sector de los engranajes identificar los defectos de los productos en una fase temprana, aumentar la calidad de los productos y hacer que el proceso de fabricación sea más eficiente.

Autor: Dr. Uwe Hilpert, gerente de producto de CT

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