VDI VDE 2612 Blatt 5-2015 Measurement and testing of gearings - Surface roughness measurement of cylindrical gears and bevel gears by means of stylus-type instruments.pdf

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1、ICS 17.040.20, 21.200 VDI/VDE-RICHTLINIEN Februar 2015 February 2015 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK Messen und Prfen von Verzahnungen Rauheitsmessung an Zylinder- und Kegelrdern mit dem Tastschnittverfahren Measurement and testing of gearings Su

2、rface roughness measurement of cylindrical gears and bevel gears by means of stylus-type instruments VDI/VDE 2612 Blatt 5 / Part 5 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as authorita-tive.

3、 No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) Fachbereich Fertigungsmesstechnik VDI/VDE-Handbuch Fertigungsmesstechnik VDI Handbuch Getriebetechnik I: Ungleichfrmig bersetzte Getriebe VDI-Handbuch Produktionstechnik u

4、nd Fertigungsverfahren, Band 3: Betriebsmittel Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgaben:VDI/VDE2615:2006-08;07.13Entwurf, deutschZu beziehen durch/ AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten/ All right

5、sreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2015Formereditions:VDI/VDE2615:2006-08; 07/13Draft,inGermanonlyInhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Formelzeichen . 3 3 Rauheitskenngren 4 4 Rauheitsmessung an Zahnflanken 6 4.1 Messverfahren und Messeinr

6、ichtungen . 7 4.2 Messbedingungen 12 4.3 Durchfhrung der Messung . 13 4.4 Auswertung des Oberflchenprofils . 14 5 berwachung der Messeinrichtungen 16 6 Ursachen von Messabweichungen . 16 7 Rauheitsmessung im Zahnfu 17 8 Besondere Hinweise zur Messung an Kegelrdern . 20 9 Kalibrierung von Oberflchenm

7、essgerten . 20 Schrifttum 22 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Symbols . 3 3 Roughness parameters 4 4 Roughness measurement at tooth flanks 6 4.1 Measurement methods and measuring equipment 7 4.2 Measuring conditions . 12 4.3 Performing the measurement . 13 4.4 Evaluation of the surf

8、ace profile 14 5 Monitoring the measuring equipment 16 6 Causes of measurement deviations 16 7 Roughness measurement at the tooth root . 17 8 Special information regarding measurement of bevel gears . 20 9 Calibration of surface measuring instruments . 20 Bibliography 22 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43E

9、DB30F09DCBB7EF8CD9NormCD - Stand 2015-02 2 VDI/VDE 2612 Blatt 5 / Part 5 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere

10、die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merk

11、blttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/2612. Preliminary note The content of this standard has been devel

12、oped in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of t

13、his standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. A catalogue of all available parts of this series of standards can b

14、e accessed on the Internet at www.vdi.de/2612. Einleitung Bedingt durch die hohen Anforderungen an Zahn-radgetriebe ergibt sich die Notwendigkeit, zustz-lich zu den Verzahnungsabweichungen die Ober-flchenbeschaffenheit der Zahnflanken und der Zahnfurundung zu beurteilen. Dies ist schwierig, da zu de

15、n allgemeinen Problemen der Rauheits-messung (z. B. Bezugssystem, Tastsystem, Filter, Auswahl der Kenngre) bei Zahnrdern zustz-lich der Einfluss gekrmmter Flchen und die Funktion der Oberflchen (Gleiten und Rollen sich berhrender Flchen) zu bercksichtigen sind. Nach dem gegenwrtigen Erkenntnisstand

16、hat die Oberflchenbeschaffenheit auf der Zahnflanke und an der Zahnfurundung Einfluss auf: Flanken-Tragfhigkeit (Grbchenbildung, Graufleckigkeit) Zahnfu-Tragfhigkeit Verschlei-Tragfhigkeit Fress-Tragfhigkeit Schmierverhltnisse Geruschverhalten (z. B. bei unterschiedlicher Richtung der Bearbeitungssp

17、uren) Einlaufverhalten der Verzahnung Auerdem kann bei der Fertigungssteuerung aus der nderung der Rauheitsmesswerte beispielswei-se auf den Werkzeugverschlei geschlossen wer-den. Weiterhin werden die Rauheitskennwerte fr die Berechnung der Flanken-Tragfhigkeit ver-wendet (siehe DIN 21772). Introduc

18、tion The high demands made of toothed gearing give rise to the necessity of evaluating the surface char-acteristics of the tooth flanks and fillet in addition to gear geometry deviations. This is difficult be-cause not only do the general problems of rough-ness measurement (e.g., frame of reference,

19、 scan-ning system, filters, selection of key characteristic) have to be taken into account with gear wheels but also the influence of curved surfaces and the func-tion of the surfaces (sliding and rolling of touching surfaces). According to the current state of knowledge, the surface characteristics

20、 of the tooth flank and fillet have an influence on: flank load-bearing capacity (pitting, micropitting) tooth root load-bearing capacity frictional wear load capacity scuffing load capacity lubrication conditions noise behaviour (e.g., with machining tracks in a different direction) running-in beha

21、viour of the gearing Furthermore, in the case of the process control system, from changes in measured roughness val-ues conclusions can be drawn about tool wear, for example. In addition, roughness values are used for calculating the flank load-bearing capacity (see DIN 21772). B55EB1B3E14C22109E918

22、E8EA43EDB30F09DCBB7EF8CD9NormCD - Stand 2015-02All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 VDI/VDE 2612 Blatt 5 / Part 5 3 1 Anwendungsbereich Diese Richtlinie dient zur besseren Beurteilung der Oberflchenbeschaffenheit des aktiven Bereichs der Zahnflanke und der Zahnfurundu

23、ng. Sie be-schrnkt sich auf das Tastschnittverfahren, da die-ses in der Verzahnungsmesstechnik am hufigsten angewendet wird. Neben diesem Verfahren sind auch andere Verfahren anwendbar, z. B. Rastermik-roskopie, Streulichtverfahren und interferenzopti-sche Methoden. Die Vergleichbarkeit der Mess-erg

24、ebnisse der verschiedenen Verfahren ist nicht sichergestellt. Die Toleranzangaben fr die Verzahnungs-Genau-igkeitsklassen nach DIN 21771 beinhalten keine Anforderungen an die Oberflchenbeschaffenheit. Bei Bedarf sind diese festzulegen und knnen ge-m DIN EN ISO 1302 in der Zeichnung eingetra-gen werd

25、en. 1 Scope The present standard will help in making a better evaluation of the surface roughness of the active area of the tooth flank and tooth fillet. It will con-fine itself to the profile method, this being the method most frequently used in measuring gearing. Other methods can also be used as

26、well as this one, such as scanning electron microscopy, scattered-light and optical-interference methods. Compara-bility of the measurement results from the various methods cannot however be assumed. Tolerancing information for the toothing accuracy classes according to DIN 21771 do not include any

27、requirements relating to surface roughness. Where necessary these should be defined and can, as indi-cated in DIN EN ISO 1302, be added to the draw-ing. 2 Formelzeichen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet: Formel-zeichen Bezeichnung Definition in lr Einze

28、lmessstrecke DIN EN ISO 4287 Mr1 Materialanteil 1 DIN EN ISO 13565-2 Mr2 Materialanteil 2 DIN EN ISO 13565-2 Ra arithmetischer Mittenrauwert DIN EN ISO 4287 Rk Kernrautiefe DIN EN ISO 13565-2 Rmax maximale Einzelrautiefe VDA 2006 Rmr(c) Materialanteil des Rauheitsprofils DIN EN ISO 4287 Rpk reduzier

29、te Spitzenhhe DIN EN ISO 13565-2 RSm mittlere Rillenbreite DIN EN ISO 4287 Rt Gesamthhe des Rauheitsprofils DIN EN ISO 4287 Rvk reduzierte Riefen-tiefe DIN EN ISO 13565-2 Rz gemittelte Rauheitsprofilhhe DIN EN ISO 4287 c Profilfilter langwel-lige Grenzwellen-lnge DIN EN ISO 16610-21 s Profilfilter k

30、urzwel-lige Grenzwellen-lnge DIN EN ISO 16610-21 2 Symbols The following symbols are used throughout this standard: Symbol Designation Definition in lr sampling length DIN EN ISO 4287 Mr1 material ratio 1 DIN EN ISO 13565-2 Mr2 material ratio 2 DIN EN ISO13565-2 Ra arithmetical mean roughness value

31、DIN EN ISO 4287 Rk core roughness depth DIN EN ISO 13565-2 Rmax maximum two-point height VDA 2006 Rmr(c) material ratio of the roughness profile DIN EN ISO 4287 Rpk reduced peak height DIN EN ISO 13565-2 RSm mean width of the profile elements DIN EN ISO 4287 Rt total height of the roughness profile

32、DIN EN ISO 4287 Rvk reduced valley depth DIN EN ISO 13565-2 Rz averaged rough-ness profile height DIN EN ISO 4287 c profile filter long-wave cut-off wavelength DIN EN ISO 16610-21 s profile filter short-wave cut-off wavelength DIN EN ISO 16610-21 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF8CD9NormCD

33、- Stand 2015-02 4 VDI/VDE 2612 Blatt 5 / Part 5 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 3 Rauheitskenngren Die in dieser Richtlinie verwendeten Rauheits-kenngren sind in den oben genannten Normen erlutert. Zum schnelleren Verstndnis sind die wichtigsten Rauheitskenng

34、ren zusammengestellt. Sie beziehen sich auf das durch Mittelwertbildung und Filterung gewonnene Rauheitsprofil (siehe Abschnitt 4). Die Rauheitskenngren Ra und Rz sind an der Einzelmessstrecke lr definiert. Die Ergebnisse Ra und Rz sind im Normalfall der arithmetische Mit-telwert aus den fnf Einzelm

35、essstrecken lr1 bis lr5. Der arithmetische Mittenrauwert Ra ist der arithmetische Mittelwert der Betrge der Ordi-natenwerte des Rauheitsprofils innerhalb einer Einzelmessstrecke lr, Bild 1. 01( )dlrRa z x xlr=(1) Dabei ist z(x) Profilwerte des Rauheitsprofils Die Einzelrautiefe Rz(i) ist die Summe a

36、us der Hhe der grten Profilspitze und der Tiefe des grten Profiltals innerhalb einer Einzelmess-strecke lr, Bild 2. Anmerkung: Die gemittelte Rauheitsprofilhhe Rz wird wie Ra als der arithmetische Mittelwert aus den Einzel-messstrecken ermittelt. 51(1) (2) . (5) 1()55iRz Rz RzRz Rz i=+ += =(2) Die G

37、esamthhe des Rauheitsprofils Rt ist die Summe aus der Hhe der grten Profilspit-ze und der Tiefe des grten Profiltals inner-halb der Messstrecke ln. Die maximale Einzelrautiefe Rmax ist die grte der Einzelrautiefen Rz(i). Der Materialanteil Rmr(c) ist das Verhltnis der Summe der materialerfllten Lnge

38、n Ml1, Ml2, ., Mlm (Mli) zur Gesamtmessstrecke ln in Prozent. Er wird an der Materialanteilkurve bestimmt. Diese gibt den Materialanteil als Funktion der Schnittlinienlage an und beschreibt die Materi-alverteilung im Rauheitsprofil, Bild 3 (DIN EN ISO 4287). ( )1( ) 1 2 . 100Rmr c Ml Ml Mlmln= + + i

39、n % (3) Die Kernrautiefe Rk ist die Tiefe des Rau-heitskernprofils, Bild 4 (DIN EN ISO 13565-2; DIN EN ISO 1302). Die reduzierte Spitzenhhe Rpk ist die gemit-telte Hhe der aus dem Kernbereich herausra-3 Roughness parameters The roughness parameters used in this standard are explained in the standard

40、s listed above. For a faster understanding the most important roughness param-eters are collected below. They relate to the rough-ness profile obtained by averaging and filtering (see Section 4). The roughness parameters Ra and Rz are defined at the sampling length lr. Under normal circumstances the

41、 results Ra and Rz are the arithmetical mean val-ue of the five sampling lengths lr1 to lr5. The arithmetical mean roughness value Ra is the arithmetical mean value of the values on the y-coordinate of the roughness profile within a sampling length lr (Figure 1). 01( )dlrRa z x xlr=(1) where z(x) pr

42、ofile values of the roughness profile The two-point height Rz(i) is the sum of the height of the highest profile peak and the depth of the lowest profile valley within a sampling length lr (Figure 2). Note: The averaged roughness profile height Rz is, like Ra, obtained as the arithmetical mean value

43、 from the vari-ous sampling lengths. 51(1) (2) . (5) 1()55iRz Rz RzRz Rz i=+ += =(2) The total height of the roughness profile Rt is the sum of the height of the highest profile peak and the depth of the lowest profile valley within the evaluation length ln. The maximum two-point height Rmax is the

44、greatest value of the two-point heights Rz(i). The material ratio Rmr(c) is the ratio of the sum of the lengths in the material of Ml1, Ml2, ., Mlm (Mli) and the total evaluation length ln expressed as a percentage. It is determined with the material ratio curve. This gives the material ratio as a f

45、unction of the position of the line of intersection and describes the distribution of material in the roughness profile (Figure 3) (DIN EN ISO 4287). ( )1( ) 1 2 . 100Rmr c Ml Ml Mlmln= + + in % (3) The core roughness depth Rk is the depth of the roughness core profile, see Figure 4 (DIN EN ISO 1356

46、5-2; DIN EN ISO 1302). The reduced peak height Rpk is the mean height of the peaks projecting from the core ar-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF8CD9NormCD - Stand 2015-02All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 VDI/VDE 2612 Blatt 5 / Part 5 5 genden Spitze (Bild

47、4) (DIN EN ISO 13565-2; DIN EN ISO 1302). Die reduzierte Riefentiefe Rvk ist die gemittel-te Tiefe der aus dem Kernbereich in das Materi-al hineinragenden Riefen, Bild 4 (DIN EN ISO 13565-2; DIN EN ISO 1302). Die Kenngren Mr1 und Mr2 der Material-anteilkurve Mr charakterisieren den Materialan-teil a

48、n den Grenzen des Rauheitsprofils, Bild 4. ea (Figure 4) (DIN EN ISO 13565-2; DIN EN ISO 1302). The reduced valley depth Rvk is the mean depth of those valleys extending down into the material from the core (Figure 4) (DIN EN ISO 13565-2; DIN EN ISO 1302). The parameters Mr1 and Mr2 of the material

49、ratio curve Mr characterize the material ratio at the limits of the roughness profile (Figure 4). Bild 1. Definition des arithmetischen Mittenrau-werts Ra Figure 1. Definition of the arithmetical mean roughness value Ra Bild 2. Definition der Rautiefe Rz und Rt nach DIN EN ISO 4287 und der maximalen Einzelrautiefe Rmax nach VDA 2006 Figure 2. Definition of the peak-to-valley he