La tomographie assistée par ordinateur dans la métrologie des engrenages

Cet article met en lumière l'application de la tomographie assistée par ordinateur (TDM) dans la métrologie des engrenages et accorde une attention particulière à la comparaison directe des paramètres des engrenages avec les appareils tactiles de mesure des engrenages. L'objectif est de démontrer les possibilités impressionnantes de la technologie CT dans le domaine de la métrologie des engrenages et de montrer quels sont les grands avantages des tomographes exaCT dans la métrologie des engrenages.

Depuis quelques années déjà, la tomographie industrielle assistée par ordinateur a sa place dans la technique de mesure dimensionnelle. Elle est souvent la seule possibilité de vérifier la tolérance géométrique des composants, en particulier pour la détermination de géométries complexes qui ne sont pas accessibles par d'autres méthodes optiques ou de palpage. L'un des grands avantages de cette technique est qu'elle permet, en plus du contrôle géométrique, de vérifier simultanément si le matériau de la pièce présente des défauts, afin d'éviter également les défaillances de la pièce à cet égard.

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Analyse de la capacité de mesure de la technologie CT sur les engrenages
L'application possible de la tomographie assistée par ordinateur dans la technique de mesure des engrenages est en revanche encore relativement inconnue. La raison en est qu'il n'existait jusqu'à présent aucune possibilité d'évaluer les données de mesure CT selon les normes existantes de la technique de mesure des dentures. Il en résultait un manque de traçabilité. L'absence de certificat de capacité empêchait jusqu'à présent son utilisation dans l'assurance qualité. C'est pourquoi WENZEL, fabricant de longue date de machines de mesure des engrenages de haute précision et d'appareils de mesure rapides par tomographie assistée par ordinateur, s'est récemment concentré sur la combinaison de ces techniques.

Grâce à la comparaison directe entre les paramètres des engrenages, déterminés par des mesures tactiles et par des scans CT, il est désormais possible, pour la première fois, d'effectuer une analyse de la capacité de mesure de la technologie CT sur les engrenages. Cet article a pour but d'informer les responsables de la qualité dans le domaine de la métrologie des engrenages sur l'état actuel de la technique et de contribuer ainsi à renforcer le rôle de la TDM en tant que technique de mesure des engrenages.

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Avantages et difficultés des engrenages en plastique
Pour des raisons d'économie d'énergie, l'industrie se détourne de plus en plus des alliages métalliques lourds au profit des plastiques légers pour les composants de machines. Cependant, outre la vérification des spécifications géométriques du produit, cela nécessite un effort supplémentaire de vérification de la durabilité potentielle des composants non métalliques. Il est bien connu que la durabilité des composants de machines en plastique est plus affectée par les défauts de matériaux que leurs homologues en alliages métalliques plus durs. Les tomographes industriels de WENZEL permettent de s'assurer que cela n'entraîne pas toujours une augmentation des coûts.

La tomographie industrielle par ordinateur avec rayons X est idéale pour les contrôles non destructifs des matières plastiques. Afin d'établir la technologie CT comme méthode fiable de mesure des engrenages, différentes mesures de paramètres d'engrenages sont comparées entre elles. Les scanners sont évalués à l'aide de mesures de référence tactiles. La méthode présentée pour la mesure dimensionnelle traçable des engrenages par TDM s'inspire des directives éprouvées ISO 10360 en général et VDI/VDE 2612/13 en particulier pour les mesures sur les filetages et les engrenages.

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Examens réalisés
Une denture droite diamétrale d'un module normal de 1,2 mm en matière plastique a été choisie comme objet d'essai.

La taille d'un objet à mesurer est un paramètre très important pour la tomographie assistée par ordinateur. La série de tomographie assistée par ordinateur exaCT de WENZEL est conçue pour mesurer avec précision des composants très petits ou, au choix, très grands. Un avantage décisif pour la réduction des coûts est que l'exaCT L 225 utilisé, avec sa puissance exceptionnelle de 225 kV maximum, offre en outre la possibilité de mesurer plusieurs objets simultanément.

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Cela est possible lorsque la taille de l'objet à mesurer est proportionnelle à ses dimensions caractéristiques, ou inversement. Dans le cas des engrenages, il s'agit du diamètre de la roue dentée et du module. La roue dentée choisie, d'un diamètre d'environ 45 mm et d'un module de 1,2 mm, remplit ces conditions et pourra donc être utilisée à l'avenir pour d'autres tests de mesure de palettes à pièces multiples.

Le système de mesure des engrenages GT 450 de WENZEL utilisé comme référence est une machine de mesure des engrenages de haute précision. Ses avantages résident dans la mesure précise et rapide des engrenages dans les boîtes de vitesses. Une autre particularité du GT 450 est le logiciel WM | Gear utilisé. Ce logiciel permet à la fois de piloter la machine et d'évaluer les points de palpage. WM | Gear se charge de l'enfilage de l'élément de palpage mécanique dans la denture, de l'enregistrement des points de palpage et de l'évaluation du nuage de points tactiles conformément aux normes.

Il est possible d'analyser n'importe quel type de denture, droite, hélicoïdale ou à vis sans fin, dans ses variantes intérieures ou extérieures. Le logiciel dispose d'une interface exclusive WENZEL appelée "machine à mesurer tridimensionnelle virtuelle". Celle-ci permet de ne plus effectuer les mesures via la commande CNC d'une machine à mesurer tridimensionnelle WENZEL, mais de les réaliser virtuellement 1:1 dans la mémoire d'un ordinateur à partir des données d'un scanner WENZEL.

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Les illustrations montrent les résultats des rapports de mesure pour la denture droite en plastique. Les lignes bleues représentent les points de mesure, tandis que les droites noires représentent le contour théorique. Un carré noir sur le carreau du papier de rapport correspond dans ce réglage à un écart de 0,25 µm. Les résultats de mesure montrent une très bonne concordance.

Dans l'ensemble, un écart maximal de moins de 5 micromètres a été constaté pour tous les paramètres de la denture. Les écarts moyens sont même inférieurs à trois micromètres. Bien qu'il s'agisse de premiers résultats, la précision obtenue est excellente. Ces résultats prouvent que la série WENZEL exaCT convient comme instrument de mesure devant des dentures en plastique.

Les classes de qualité habituelles requises pour les roues en plastique de 5 à 10 peuvent être contrôlées de manière fiable avec le procédé CT. Cela s'explique surtout par le fait qu'avec le procédé CT, contrairement au domaine tactile, la taille du palpeur peut être pratiquement aussi petite que l'on veut.

Conclusion : WENZEL exaCT Les tomographes assistés par ordinateur, permettent de mesurer rapidement et avec une grande précision les roues dentées et autres composants en plastique. Par rapport aux méthodes traditionnelles, ces appareils offrent un gain de temps considérable et quelques points forts : Inspection des dentures intérieures et extérieures, contrôle de la densité et de la structure des matériaux, et création de modèles 3D pour des analyses plus poussées. La technologie CT de WENZEL permet aux entreprises du secteur de la fabrication d'engrenages de détecter les défauts des produits à un stade précoce, d'améliorer la qualité des produits et de rendre le processus de fabrication plus efficace.

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Auteur : Dr. Uwe Hilpert, chef de produit CT

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