Hammaspyörien käänteissuunniteluprosessin parantaminen
Holkko, Niko (2017)
Holkko, Niko
2017
Konetekniikka
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2017-06-07
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201705191446
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201705191446
Tiivistelmä
Työn tavoitteena oli parantaa Moventas Gears Oy:n hammaspyöriin liittyvää käänteissuunnitteluprosessia. Nykyinen prosessi vaatii suunnittelijoilta paljon kokemusta sekä miestyötunteja. Tarkoitus oli analysoida prosessin luotettavuutta, parantaa sekä mittaus- että laskentaprosessia ja luoda aputyökalu käänteissuunnittelulaskentaan, jotta prosessista saadaan nopeampi ja jotta prosessiin on helpompi perehdyttää ulkopuolisia tai uusia tekijöitä.
Työssä esitellään hammaspyöriin liittyvän teorian perusteet, jotta lukija ymmärtää hammastuksiin liittyvät tärkeimmät termit. Teorian lisäksi esitellään lyhyesti hampaiden valmistusta sekä yleisesti että Moventaksen tasolla.
Käänteissuunnitteluprosessissa usein käsitellään vain yhtä komponenttia, ja tämä luo epävarmuutta siitä, miten komponentti kuvaa koko populaatiota. Hammaspyörien valmistus on kuitenkin hyvin tarkkaa ja toistettavaa, ja tämän pohjalta todettiin, että käänteissuunnitteluprosessi on luotettava, vaikka otantapopulaatio on pieni.
Työssä luotiin laskentamallit, joiden avulla voidaan arvioida hammaspyörän pääparametreja (hammasluku, moduuli, vinouskulma, ryntökulma) sekä hampaan mikrogeometriaa. Mikrogeometrian laskeminen perustui mittakoneella luotuihin piirtoihin, jotka kuvaavat hampaan pinnan muotoa kyljen ja profiilin suunnassa.
Nykyinen käänteissuunnitteluprosessi kuvattiin ja sen heikkouksia arvioitiin. Mikrogeometrian laskentamalli sovitettiin käyttämällä avuksi Moventaksen omavalmisteisia hammaspyöriä ja näiden mittatuloksia, ja tämän pohjalta luotiin Excel-pohjainen ohjelma laskentaa varten. Työssä todettiin, että ohjelmalla lasketut mikrogeometriat ovat järkeviä eivätkä aiheuta suuria muutoksia hammastuksen toiminnassa. Tämä todettiin KissSoft-laskelmilla. Uusi laskentaohjelma suositeltiin otettavaksi käyttöön tukityökaluna käänteissuunnitteluprosessiin.
Käänteissuunnitteluprosessin heikkouksia parannettiin, joskin tulokset jäivät haluttua pienemmiksi.
Työn lopussa todetaan, että käänteissuunnitteluprosessin parantamiseen on paljon mahdollisuuksia automatisoinnin muodossa. The goal of this work was to improve the reverse engineering process of Moventas Gears Oy. The current process requires expertise and man hours from designers. The aim was to analyze the reliability of the process, improve the measurement and calculation process as well as create a helpful calculation tool in order to make the process faster and make it easier to introduce new workers into it.
The work begins with the introduction to the basics of gear design so that the reader understands the main terminology of gears. In addition to the theory, the manufacturing process of gears is also introduced, both from the general point of view as well as the point of view of Moventas.
In a reverse engineering process, the engineer usually has access to only one component, which creates unreliability on how well said component represents the entire population (of components). However, the manufacturing of gears is a very accurate and repeatable process, and based on this it can be stated that the inspected gear component is an accurate representation, despite being only one unit out of all components.
Two models were created in the work. With these, an engineer can estimate the main parameters of a gear (number of teeth, module, helix angle, pressure angle) as well as a tooth’s microgeometry. The calculation of the microgeometry was based on drawings made by a measurement device. These drawings represent the shape of the profile and side of a gear tooth.
The current process is described in the work and its weaknesses analyzed. The calculation model for microgeometry was adapted to use by modifying it with the help of gears designed and manufactured by Moventas. The model was implemented as an Excel program. It was stated in the work that the microgeometry calculated with the Excel tool are sensible and they do not change the main functionality of the gears. This was confirmed through KissSoft calculations. It was recommended that the new calculation method should be implemented into the official process.
The weaknesses of the reverse engineering process were improved, though the results were left less significant than originally expected.
At the end of the work, it is stated that a reverse engineering process offers plenty of opportunities for improvement through automation.
Työssä esitellään hammaspyöriin liittyvän teorian perusteet, jotta lukija ymmärtää hammastuksiin liittyvät tärkeimmät termit. Teorian lisäksi esitellään lyhyesti hampaiden valmistusta sekä yleisesti että Moventaksen tasolla.
Käänteissuunnitteluprosessissa usein käsitellään vain yhtä komponenttia, ja tämä luo epävarmuutta siitä, miten komponentti kuvaa koko populaatiota. Hammaspyörien valmistus on kuitenkin hyvin tarkkaa ja toistettavaa, ja tämän pohjalta todettiin, että käänteissuunnitteluprosessi on luotettava, vaikka otantapopulaatio on pieni.
Työssä luotiin laskentamallit, joiden avulla voidaan arvioida hammaspyörän pääparametreja (hammasluku, moduuli, vinouskulma, ryntökulma) sekä hampaan mikrogeometriaa. Mikrogeometrian laskeminen perustui mittakoneella luotuihin piirtoihin, jotka kuvaavat hampaan pinnan muotoa kyljen ja profiilin suunnassa.
Nykyinen käänteissuunnitteluprosessi kuvattiin ja sen heikkouksia arvioitiin. Mikrogeometrian laskentamalli sovitettiin käyttämällä avuksi Moventaksen omavalmisteisia hammaspyöriä ja näiden mittatuloksia, ja tämän pohjalta luotiin Excel-pohjainen ohjelma laskentaa varten. Työssä todettiin, että ohjelmalla lasketut mikrogeometriat ovat järkeviä eivätkä aiheuta suuria muutoksia hammastuksen toiminnassa. Tämä todettiin KissSoft-laskelmilla. Uusi laskentaohjelma suositeltiin otettavaksi käyttöön tukityökaluna käänteissuunnitteluprosessiin.
Käänteissuunnitteluprosessin heikkouksia parannettiin, joskin tulokset jäivät haluttua pienemmiksi.
Työn lopussa todetaan, että käänteissuunnitteluprosessin parantamiseen on paljon mahdollisuuksia automatisoinnin muodossa.
The work begins with the introduction to the basics of gear design so that the reader understands the main terminology of gears. In addition to the theory, the manufacturing process of gears is also introduced, both from the general point of view as well as the point of view of Moventas.
In a reverse engineering process, the engineer usually has access to only one component, which creates unreliability on how well said component represents the entire population (of components). However, the manufacturing of gears is a very accurate and repeatable process, and based on this it can be stated that the inspected gear component is an accurate representation, despite being only one unit out of all components.
Two models were created in the work. With these, an engineer can estimate the main parameters of a gear (number of teeth, module, helix angle, pressure angle) as well as a tooth’s microgeometry. The calculation of the microgeometry was based on drawings made by a measurement device. These drawings represent the shape of the profile and side of a gear tooth.
The current process is described in the work and its weaknesses analyzed. The calculation model for microgeometry was adapted to use by modifying it with the help of gears designed and manufactured by Moventas. The model was implemented as an Excel program. It was stated in the work that the microgeometry calculated with the Excel tool are sensible and they do not change the main functionality of the gears. This was confirmed through KissSoft calculations. It was recommended that the new calculation method should be implemented into the official process.
The weaknesses of the reverse engineering process were improved, though the results were left less significant than originally expected.
At the end of the work, it is stated that a reverse engineering process offers plenty of opportunities for improvement through automation.