Klasa dokładności koła zębatego określa dopuszczalne wartości wybranych odchyłek geometrii uzębienia. Nie jest jednak uniwersalną oceną jakości całej części ani prostą informacją, że koło zostało wykonane „dobrze” lub „źle”.

Prawidłowe wymaganie powinno wskazywać co najmniej:

• normę oraz jej wydanie,
• oceniane parametry uzębienia,
• wymaganą klasę tolerancji,
• bazy pomiarowe,
• stan technologiczny części,
• sposób oraz zakres kontroli.

Koło może spełniać klasę 6 w zakresie profilu, klasę 7 dla podziałki, a jednocześnie nie spełniać osobnej tolerancji bicia. Może również przechodzić sprawdzian funkcjonalny lub test współpracy z kołem wzorcowym, mimo że pełny pomiar analityczny ujawni lokalną niezgodność konkretnego parametru.

Dlatego zapis typu:

koło zębate – klasa 6

bez wskazania normy, wydania i zakresu oceny jest niepełny.

W artykule wyjaśniamy

• co oznacza klasa dokładności koła zębatego,
• czym różnią się ISO 1328-1 i ISO 1328-2,
• jakie odchyłki profilu, linii zęba, podziałki i bicia decydują o ocenie,
• czym różni się pełny pomiar analityczny od testu zazębienia, pomiaru przez wałeczki i sprawdzianu GO/NOGO,
• dlaczego klas ISO, DIN i AGMA nie należy przeliczać wyłącznie na podstawie numeru,
• jak dobrać klasę do zastosowania,
• jakie klasy można orientacyjnie uzyskać różnymi metodami produkcji,
• jak interpretować raport pomiarowy,
• jak zaplanować kontrolę jakości uzębienia.

Najważniejsza zasada jest prosta: klasa dokładności nie wynika wyłącznie z rodzaju zastosowanej technologii. Musi zostać potwierdzona pomiarem gotowego uzębienia według wskazanej normy, z uwzględnieniem konkretnej geometrii, baz i ocenianych charakterystyk.

Co oznacza klasa dokładności koła zębatego?

Klasa dokładności jest systemem tolerancji przypisanych określonym odchyłkom uzębienia. Pozwala producentowi i odbiorcy uzgodnić jednoznaczne kryteria wykonania, pomiaru oraz odbioru części.

Aktualna ISO 1328-1:2013 definiuje 11 klas tolerancji boków zębów, oznaczonych od 1 do 11. Klasa 1 odpowiada najmniejszym dopuszczalnym odchyłkom, natomiast wraz ze wzrostem numeru klasy tolerancje rosną. Norma pozostaje aktualna po potwierdzeniu w 2024 roku.

Nie oznacza to jednak, że każde koło klasy ISO 6 ma identyczne tolerancje wyrażone w mikrometrach.

Dopuszczalne wartości zależą również od geometrii części, między innymi:

• średnicy odniesienia,
• modułu normalnego,
• szerokości wieńca,
• liczby zębów,
• kąta pochylenia linii zęba,
• konkretnego ocenianego parametru.

Ta sama klasa może więc oznaczać inne dopuszczalne wartości dla małego koła precyzyjnego i inne dla dużego koła przekładni przemysłowej.

ISO 1328-1:2013 – klasyfikacja tolerancji boków zębów

ISO 1328-1:2013 ustanawia system klasyfikacji tolerancji istotnych przy produkcji i ocenie zgodności boków zębów pojedynczych walcowych kół ewolwentowych.

Norma obejmuje między innymi:

• odchyłki podziałki,
• odchyłki profilu,
• odchyłki linii zęba,
• klasy tolerancji,
• sposób przedstawiania wymagań i wyników,
• zasady oceny zgodności,
• zagadnienia związane z niepewnością pomiaru.

Zakres normy obejmuje 11 klas, od 1 do 11, oraz koła mieszczące się w określonych przedziałach liczby zębów, średnicy odniesienia, modułu, szerokości wieńca i kąta pochylenia. ISO wyraźnie zaznacza również, że projektowanie przekładni oraz chropowatość powierzchni nie należą do zakresu tej części normy.

ISO 1328-1 nie jest normą, która automatycznie przewiduje:

• hałas przekładni,
• trwałość zmęczeniową,
• nośność,
• sprawność,
• dokładność całego zespołu.

Zachowanie przekładni zależy także od:

• geometrii współpracującego koła,
• luzu,
• sztywności wałów i obudowy,
• łożyskowania,
• błędów montażowych,
• odkształceń pod obciążeniem,
• modyfikacji mikrogeometrii,
• jakości powierzchni,
• warunków smarowania.

ISO ostrzega przed bezpośrednim przekładaniem tolerancji luźnego, niezamontowanego koła na przewidywane właściwości kompletnej przekładni.

Jakie odchyłki decydują o klasie dokładności?

Pełna kontrola uzębienia nie polega na sprawdzeniu jednego wymiaru. Dedykowana maszyna analityczna mierzy osobno poszczególne cechy geometrii, a następnie porównuje wynik z tolerancjami wynikającymi z wybranej normy i klasy.

Najważniejsze grupy parametrów to:

• profil zęba,
• linia zęba,
• podziałka,
• bicie uzębienia.

Pełny pomiar tych charakterystyk wykonują maszyny pomiarowe do kół zębatych i wielowypustów. W zależności od konfiguracji mogą one mierzyć uzębienia zewnętrzne i wewnętrzne, koła proste i skośne, wielowypusty, ślimaki oraz wybrane narzędzia do produkcji uzębień.

ISO/TR 10064-1:2019 uzupełnia ISO 1328-1 o praktykę pomiarową dotyczącą profilu, linii zęba, podziałki i charakterystyk złożonych. Dokument opisuje wyposażenie, metody pomiaru, analizę wyników oraz interpretację typowych błędów produkcyjnych.

Odchyłki profilu zęba

Profil mierzy się zasadniczo w kierunku od stopy do głowy zęba. Zmierzony zarys porównywany jest z profilem nominalnym, najczęściej ewolwentowym, z uwzględnieniem zaprojektowanych modyfikacji.

W raportach mogą występować między innymi:

• Fα – całkowita odchyłka profilu,
• ffα – odchyłka kształtu profilu,
• fHα – odchyłka nachylenia profilu.

Dokładne symbole i sposób ich wyznaczania należy zawsze interpretować zgodnie z normą zastosowaną w raporcie.

Całkowita odchyłka profilu

Pokazuje pełną różnicę pomiędzy zmierzonym i nominalnym przebiegiem profilu w określonym zakresie oceny.

Może obejmować jednocześnie:

• zmianę nachylenia,
• lokalne błędy kształtu,
• falowanie,
• nieprawidłową modyfikację głowy lub stopy zęba.

Odchyłka kształtu profilu

Opisuje lokalny kształt profilu po oddzieleniu jego ogólnego nachylenia. Może być pomocna w diagnozowaniu:

• zużycia narzędzia,
• błędów obciągania ściernicy,
• drgań procesu,
• lokalnych zakłóceń obróbki,
• nieprawidłowo wykonanych modyfikacji.

Odchyłka nachylenia profilu

Pokazuje ogólną tendencję zmierzonego profilu względem wartości nominalnej. Może wskazywać między innymi na:

• niewłaściwą korekcję procesu,
• błąd ustawienia narzędzia,
• błąd efektywnego kąta przyporu,
• systematyczny błąd geometrii narzędzia.

Nie każda zmiana profilu jest błędem. Odciążenie głowy, odciążenie stopy lub inne celowe modyfikacje powinny być oceniane względem profilu zmodyfikowanego, a nie względem czystej ewolwenty.

Odchyłki linii zęba

Linia zęba jest mierzona na szerokości wieńca. Dla koła prostego nominalnie przebiega równolegle do osi, natomiast dla koła skośnego odpowiada nominalnej linii śrubowej.

W raportach mogą występować między innymi:

• Fβ – całkowita odchyłka linii zęba,
• ffβ – odchyłka kształtu linii zęba,
• fHβ – odchyłka nachylenia linii zęba.

Całkowita odchyłka linii zęba

Pokazuje pełne odchylenie zmierzonego przebiegu na szerokości wieńca względem geometrii nominalnej.

Odchyłka kształtu linii zęba

Pozwala ocenić lokalne zmiany, takie jak:

• niewłaściwa wypukłość,
• wklęsłość,
• falowanie,
• nieprawidłowe odciążenie końców,
• lokalne odkształcenia po obróbce cieplnej.

Odchyłka nachylenia linii zęba

Opisuje ogólny kierunek zmierzonej linii względem wartości nominalnej. Może ujawnić:

• błąd kąta pochylenia,
• niewspółosiowość mocowania,
• błąd kinematyki maszyny,
• ugięcie części,
• nieprawidłowe ustawienie narzędzia.

Beczułkowatość, odciążenie głowy zęba na wierzchołkach, korekcja kąta linii zęba oraz bias są celowymi modyfikacjami mikrogeometrii. Nie powinny być automatycznie traktowane jako błędy, jeżeli zostały prawidłowo uwzględnione w geometrii nominalnej i programie pomiarowym.

Odchyłki podziałki

Podziałka opisuje rozmieszczenie kolejnych zębów wokół osi koła. Nawet przy poprawnym profilu każdego zęba błędy ich położenia mogą powodować:

• nierównomierną pracę,
• cykliczne zmiany obciążenia,
• wzrost drgań,
• hałas,
• pogorszenie dokładności pozycjonowania.

W zależności od normy i programu pomiarowego mogą być oceniane:

• odchyłka pojedynczej podziałki,
• różnica sąsiednich podziałek,
• odchyłka skumulowana,
• odchyłka skumulowana w określonym sektorze,
• rozmieszczenie błędów na pełnym obwodzie.

ISO/TR 10064-1 podkreśla znaczenie poprawnej metodologii pomiaru podziałki i analizy rozkładu błędów, szczególnie przy identyfikowaniu wpływu procesu wytwarzania.

Dlaczego odchyłka skumulowana jest ważna?

Niewielkie błędy kolejnych zębów mogą narastać na określonym odcinku obwodu.

Pomiar skumulowany pomaga rozpoznać:

• systematyczny błąd podziału,
• niewłaściwą synchronizację osi,
• wpływ mimośrodu,
• okresowe błędy napędu,
• niestabilność mocowania.

Bicie uzębienia

Bicie określa zmianę promieniowego położenia uzębienia względem przyjętej osi odniesienia.

Duże bicie może wynikać zarówno z błędu wykonania zębów, jak i z:

• niewspółosiowości otworu i uzębienia,
• nieprawidłowo wykonanej powierzchni bazowej,
• błędu trzpienia,
• zanieczyszczenia powierzchni mocującej,
• odkształcenia cienkościennego detalu,
• niewłaściwego zamocowania.

Koło może mieć poprawny profil poszczególnych zębów, ale nie spełniać tolerancji bicia, ponieważ cały wieniec został wykonany mimośrodowo względem otworu lub wału.

Dlatego wynik bicia trzeba zawsze analizować razem z informacją o sposobie bazowania.

Czy całe koło zębate ma jedną klasę dokładności?

Na rysunku można określić jedną klasę wspólną, ale w raporcie poszczególne cechy mogą osiągać różne poziomy.

Przykładowo:

• profil odpowiada klasie 6,
• linia zęba odpowiada klasie 5,
• podziałka odpowiada klasie 7,
• bicie przekracza osobną tolerancję.

Raport może przedstawiać oddzielne wyniki dla:

• lewego i prawego boku,
• różnych zębów,
• profilu,
• linii zęba,
• podziałki,
• bicia,
• różnych przekrojów pomiarowych.

Jeżeli wymagania są zróżnicowane, najlepiej zapisać je na rysunku osobno.

Przykład:

• Profil i linia zęba: klasa 6 według ISO 1328-1:2013
• Podziałka: klasa 7 według ISO 1328-1:2013
• Bicie: zgodnie z oddzielną tolerancją na rysunku

Taki zapis jest znacznie bardziej jednoznaczny niż samo:

koło zębate – klasa 6.

Klasa dokładności a chropowatość powierzchni

ISO 1328-1 nie obejmuje chropowatości jako elementu klasy tolerancji boków zębów. Tekstura powierzchni jest zagadnieniem odrębnym.

Koło może więc:

• spełniać wysoką klasę geometrii,
• a jednocześnie mieć nieakceptowalną chropowatość,
• wykazywać przypalenia szlifierskie,
• mieć ślady drgań,
• posiadać niekorzystną strukturę powierzchni.

W aplikacjach wymagających niskiego hałasu, wysokiej trwałości lub odpowiednich właściwości tribologicznych należy osobno określić:

• parametr chropowatości,
• kierunek pomiaru,
• długość odcinka oceny,
• sposób filtrowania,
• dopuszczalne uszkodzenia powierzchni.

ISO 1328-2:2020 – dwustronne odchyłki złożone

ISO 1328-2:2020 dotyczy klasyfikacji dwustronnych promieniowych odchyłek złożonych pojedynczych walcowych kół ewolwentowych oraz kół sektorowych.

W teście dwustronnego zazębienia badane koło współpracuje z kołem wzorcowym w kontakcie obu boków zębów. Podczas obrotu mierzona jest zmiana odległości osi wynikająca z łącznego wpływu odchyłek badanego uzębienia.

Norma:

• definiuje system klasyfikacji,
• podaje zależności do obliczania tolerancji,
• dotyczy współpracy z kołem wzorcowym,
• nie zawiera zaleceń projektowych,
• nie rekomenduje klas dla konkretnych zastosowań.
• ISO 1328-2:2020 została Wydanie ISO 1328-2:2020 pozostaje aktualne. i pozostaje aktualna.

Co pokazuje test dwustronnego zazębienia?

Może ujawniać łączny wpływ:

• błędów podziałki,
• bicia,
• zmian grubości zębów,
• lokalnych błędów profilu,
• uszkodzeń,
• zadziorów,
• nieregularności kolejnych zębów.

Jest bardzo skuteczny jako szybka metoda produkcyjna, ale nie rozdziela jednoznacznie źródeł niezgodności.

Jeżeli wynik testu jest negatywny, pełny pomiar analityczny może być potrzebny do ustalenia, czy problem dotyczy:

• profilu,
• linii zęba,
• podziałki,
• bicia,
• mocowania,
• kilku parametrów jednocześnie.

Pomiar analityczny, test współpracy czy sprawdzian?

Każda metoda odpowiada na inne pytanie.

Metoda kontroli	Co sprawdza?	Typowy wynik
Pełna maszyna analityczna	Profil, linię zęba, podziałkę i bicie	Wartości liczbowe, wykresy i klasy poszczególnych cech
Tester dwustronnego zazębienia	Łączny efekt odchyłek podczas współpracy z kołem wzorcowym	Całkowita oraz ząb-po-zębie odchyłka złożona
Tester jednoflankowy	Dokładność ruchową przy kontakcie współpracujących boków	Przebieg błędu transmisji lub współpracy
Sprawdzian GO/NOGO	Funkcjonalną zgodność profilu z określonymi granicami	Przechodzi albo nie przechodzi
Pomiar przez wałeczki lub kulki	Wymiar pośredni uzębienia	Wartość wymiarowa
Pomiar chropowatości	Mikrogeometrię boków zębów	Parametry tekstury powierzchni
Pomiar bicia uzębienia	Promieniowe położenie uzębienia względem przyjętej osi lub bazy	Wartość bicia uzębienia

Pełna maszyna analityczna

Jest właściwa, gdy trzeba:

• przypisać klasę określonym parametrom,
• zatwierdzić pierwszy detal,
• znaleźć przyczynę niezgodności,
• przygotować raport dla klienta,
• ustawić lub skorygować proces,
• kontrolować modyfikacje profilu i linii zęba.

Zobacz: maszyny pomiarowe do kół zębatych i wielowypustów.

Tester zazębienia

Jest szybszy od pełnego pomiaru analitycznego i może być stosowany bezpośrednio przy produkcji. Nie rozdziela jednak wszystkich elementarnych odchyłek geometrii.

Pomiar przez wałeczki lub kulki

Pozwala kontrolować wymiar pośredni uzębienia. Dobrze sprawdza się w seryjnej kontroli wymiarowej, ale nie zastępuje pełnej analizy profilu i linii zęba.

Sprawdzian kontrolny GO/NOGO

Sprawdziany są szczególnie przydatne w szybkiej kontroli seryjnej:

• wielowypustów,
• uzębień wewnętrznych,
• uzębień zewnętrznych,
• rowków i profili specjalnych.

Sprawdzian nie generuje pełnej charakterystyki liczbowej. Informuje, czy badany profil mieści się w określonych granicach funkcjonalnych.

Zobacz: sprawdziany GO/NOGO do wielowypustów, uzębień i profili specjalnych.

Czy sprawdzian GO/NOGO określa klasę koła zębatego?

Nie bezpośrednio.

Sprawdzian pozwala potwierdzić zgodność z określonymi granicami, ale zazwyczaj nie podaje osobno:

• odchyłki profilu,
• odchyłki linii zęba,
• podziałki,
• bicia,
• wyniku dla każdego zęba,
• klasy każdej charakterystyki.

Koło może nie przejść sprawdzianu z powodu:

• niewłaściwej grubości zęba,
• błędnego wymiaru przez wałeczki,
• błędu podziałki,
• bicia,
• uszkodzenia pojedynczego zęba,
• odchyłki profilu,
• kombinacji kilku błędów.

Do określenia przyczyny może być potrzebny pełny pomiar analityczny.

W praktycznym systemie jakości często stosuje się równolegle:

• maszynę analityczną do zatwierdzania procesu i okresowej kontroli pełnej,
• sprawdziany, testery zazębienia lub pomiar przez wałeczki do bieżącej kontroli produkcyjnej.

W przypadku wielowypustów warto również uwzględnić różnice między profilem ewolwentowym, równoległym i wielokarbowym, opisane w artykule Wielowypusty i wielokarby – rodzaje oraz normy.

ISO 1328-1 a ISO 1328-2 – najważniejsza różnica

Norma	Główny zakres
ISO 1328-1:2013	Elementarne odchyłki boków zębów, między innymi profil, linia zęba i podziałka
ISO 1328-2:2020	Dwustronne promieniowe odchyłki złożone podczas współpracy z kołem wzorcowym

Nie należy zakładać, że koło spełniające określoną klasę testu dwustronnego automatycznie spełnia tę samą klasę pomiaru analitycznego.

Są to odrębne systemy klasyfikacji, dotyczące różnych wielkości i metod kontroli.

ISO/TR 10064 – praktyka wykonywania i interpretowania pomiarów

ISO 1328 określa klasy i dopuszczalne wartości, ale sama znajomość limitów nie wystarcza do wykonania wiarygodnego pomiaru.

ISO/TR 10064-1:2019 opisuje między innymi:

• pomiar podziałki,
• pomiar profilu,
• pomiar linii zęba,
• charakterystyki styczne i złożone,
• wyposażenie pomiarowe,
• analizę wyników,
• interpretację typowych błędów produkcyjnych.

Dokument został przyjęty przez AGMA jako AGMA ISO 10064-1-A21 i ponownie zatwierdzony w 2025 roku. Nie obejmuje pomiaru dwustronnego, który jest omawiany oddzielnie.

Znaczenie mają więc również:

• zakres oceny,
• filtrowanie,
• gęstość punktów,
• przyjęte bazy,
• kierunek pomiaru,
• końcówka pomiarowa,
• niepewność systemu,
• sposób oceny modyfikacji,
• stabilność temperatury.

DIN 3962 a ISO 1328

DIN 3962 nadal występuje w:

• starszych rysunkach,
• dokumentacji części zamiennych,
• normach zakładowych,
• specyfikacjach starszych przekładni i obrabiarek.

Nie należy jednak automatycznie przyjmować:

DIN 6 = ISO 6.

Ten sam numer nie gwarantuje identycznych:

• definicji parametrów,
• wzorów tolerancji,
• przedziałów geometrycznych,
• zakresów oceny,
• sposobów filtrowania,
• reguł akceptacji.

Przy wykonywaniu zamiennika lub aktualizacji dokumentacji należy ustalić:

• pełny numer normy,
• wydanie normy,
• oceniane cechy,
• wartości tolerancji dla konkretnej geometrii,
• dotychczasową metodę kontroli,
• sposób raportowania.

Najbezpieczniej porównywać rzeczywiste dopuszczalne wartości poszczególnych odchyłek, a nie same numery klas.

AGMA – dlaczego nie można porównywać samych numerów?

W dokumentacji amerykańskiej można spotkać inne systemy numeracji niż w ISO. Zawsze należy ustalić:

• konkretny standard,
• jego wydanie,
• rodzaj pomiaru,
• oceniane charakterystyki.

Dla dwustronnych odchyłek promieniowych obowiązuje obecnie przyjęcie ISO 1328-2 jako ANSI/AGMA ISO 1328-2-A21. Starszy ANSI/AGMA 2015-2-B15 został oznaczony przez AGMA jako przestarzały i nie powinien być stosowany w nowych projektach, produkcji ani kontroli.

Starszy system AGMA używał klas R20–R30 dla dwustronnych promieniowych odchyłek złożonych i wyraźnie zaznaczał brak bezpośredniej korelacji z klasami ISO 1328-1.

Dlatego zapis:

AGMA 10

bez numeru standardu i wydania może być całkowicie niejednoznaczny.

Czy klasy ISO, DIN i AGMA można przeliczyć?

Nie istnieje jeden uniwersalny i bezpieczny przelicznik.

Porównanie trzeba przeprowadzić dla:

• konkretnej geometrii koła,
• określonej charakterystyki,
• konkretnego wydania normy,
• rzeczywistych wartości tolerancji,
• porównywalnego sposobu oceny.

Nieprawidłowe jest uproszczenie:

ISO 6 odpowiada DIN 6 albo określonej klasie AGMA.

Prawidłowe podejście polega na oddzielnym porównaniu:

• tolerancji profilu,
• tolerancji linii zęba,
• tolerancji podziałki,
• bicia,
• odchyłek złożonych,
• warunków pomiaru.

Dopiero wtedy można ocenić, czy wymagania są zbliżone, ostrzejsze, łagodniejsze albo nieporównywalne.

Jak dobrać wymaganą klasę dokładności?

Norma klasyfikacyjna nie wybiera klasy za projektanta.

Wymaganie powinno wynikać z funkcji przekładni oraz analizy całego układu.

Należy uwzględnić:

• obciążenie,
• prędkość obrotową i obwodową,
• trwałość,
• wymagania NVH,
• dokładność pozycjonowania,
• luz roboczy,
• sztywność układu,
• łożyskowanie,
• błędy montażowe,
• odkształcenia obudowy,
• smarowanie,
• możliwości technologiczne,
• koszt produkcji i kontroli.

ISO 1328-2 wprost wskazuje, że nie stanowi poradnika projektowego i nie rekomenduje konkretnych klas dla poszczególnych zastosowań.

Dlaczego nie warto przewymiarowywać klasy?

Zbyt wymagająca klasa może powodować:

• konieczność użycia droższej obrabiarki,
• dodatkowe operacje wykańczające,
• dłuższy czas obróbki,
• bardziej precyzyjne narzędzia,
• częstsze pomiary,
• większy odsetek braków,
• konieczność stabilizacji temperatury,
• wzrost kosztów bez proporcjonalnej poprawy funkcji.

Zbyt niska dokładność może natomiast prowadzić do:

• wzrostu obciążeń dynamicznych,
• drgań,
• hałasu,
• nieprawidłowego rozkładu obciążenia,
• szybszego zużycia,
• błędów pozycjonowania.

Optymalna klasa nie jest klasą najwyższą możliwą do wykonania, lecz klasą zapewniającą wymaganą funkcję z uzasadnionym zapasem.

Orientacyjne znaczenie klas ISO

Poniższa tabela ma charakter wyłącznie poglądowy. Nie zastępuje obliczeń projektowych ani analizy konkretnej przekładni.

Klasy ISO 1328-1	Orientacyjny charakter wykonania
1–3	Najwyższa metrologia, wzorce i zastosowania specjalne
4–5	Bardzo dokładne uzębienia i precyzyjne układy napędowe
6–7	Dokładne przekładnie przemysłowe, motoryzacja i obrabiarki
8–9	Typowe zastosowania przemysłowe i ogólnomaszynowe
10–11	Mniej wymagające, często wolnobieżne zastosowania

Zakresu nie wolno stosować automatycznie. Dwa układy o podobnej prędkości mogą wymagać różnych tolerancji z powodu różnic w:

• obciążeniu,
• sztywności,
• hałasie,
• sposobie montażu,
• funkcji przekładni,
• trwałości.

Jakie klasy można uzyskać różnymi metodami produkcji?

Normy ISO 1328 nie przypisują klas konkretnym metodom obróbki. Technologia wyznacza jedynie potencjalny zakres możliwości.

Rzeczywisty wynik zależy od:

• geometrii i wielkości koła,
• stanu obrabiarki,
• jakości narzędzia,
• mocowania,
• materiału,
• obróbki cieplnej,
• naddatku,
• stabilności procesu,
• sposobu pomiaru.

Orientacyjne możliwości technologiczne

Metoda	Typowy etap procesu	Orientacyjna klasa ISO 1328-1	Najważniejsze uwagi
Frezowanie obwiedniowe	Obróbka miękka	7–10	Zależne od frezarki, freza ślimakowego, bicia, mocowania i synchronizacji osi
Dłutowanie Fellowsa	Obróbka miękka	7–9	Szczególnie przydatne dla uzębień wewnętrznych i części z ograniczonym wybiegiem
Power Skiving	Obróbka miękka	5–8	Bardzo szeroki zakres zależny od sztywności, synchronizacji, narzędzia i liczby przejść
Przeciąganie	Obróbka miękka, zwykle profile wewnętrzne	6–8	Wysoka powtarzalność, ale silna zależność od dokładności i zużycia przeciągacza
Wiórkowanie	Wykańczanie przed hartowaniem	5–7 przed obróbką cieplną	Wynik może pogorszyć się w wyniku odkształceń hartowniczych
Skiving - hard hobbing	Obróbka po hartowaniu	6–7	Korekcja odkształceń po obróbce cieplnej, szczególnie korzystna dla profili wewnętrznych
Honowanie uzębień	Twarde wykańczanie po obróbce cieplnej	Nie przypisujemy uniwersalnego zakresu	Samodzielny proces hard finishing; wynik zależy od stanu wejściowego, narzędzia, obciągania i parametrów
Szlifowanie obwiedniowe ściernicą ślimakową	Obróbka po hartowaniu	3–6	Wysoka wydajność dla zewnętrznych uzębień walcowych
Szlifowanie profilowe	Obróbka po hartowaniu	2–5	Wysoka dokładność i elastyczność, również przy specjalnych geometriach
Docieranie	Wykańczanie współpracującej pary	Nie przypisujemy prostego zakresu	Poprawia ślad współpracy i zachowanie pary, ale nie jest typową metodą nadawania klasy pojedynczemu kołu

Ważne: wskazane zakresy nie są wartościami określonymi przez ISO 1328 ani gwarancją osiągnięcia klasy przez daną metodę. Przedstawiają orientacyjny potencjał stabilnych procesów przemysłowych. Dla konkretnej części klasę należy potwierdzić pomiarem gotowego uzębienia.

Frezowanie obwiedniowe – orientacyjnie ISO 7–10

Frezowanie obwiedniowe jest podstawową metodą seryjnej produkcji zewnętrznych uzębień walcowych w materiale miękkim.

Bezpieczny orientacyjny zakres dla szeroko rozumianego procesu wynosi ISO 7–10.

Niższa część zakresu jest osiągalna przy:

• nowoczesnej frezarce CNC,
• wysokiej jakości frezie ślimakowym,
• małym biciu osiowym i promieniowym narzędzia,
• sztywnym zamocowaniu części,
• dokładnej synchronizacji stołu i wrzeciona,
• odpowiedniej liczbie przejść,
• stabilnych warunkach cieplnych,
• prawidłowej strategii przesuwania freza.

Starsza lub zużyta maszyna, niedokładnie naostrzony frez albo duże bicie mogą przesunąć wynik w kierunku klas 9–10.

Więcej o procesie: frezowanie obwiedniowe kół zębatych i wielowypustów.

Powiązana oferta:

• frezarki obwiedniowe CNC,
• frezy ślimakowe nasadzane i trzpieniowe.

Dłutowanie Fellowsa – orientacyjnie ISO 7–9

Dłutowanie Fellowsa stosuje się do:

• uzębień zewnętrznych,
• uzębień wewnętrznych,
• kół z ograniczonym wybiegiem,
• uzębień położonych blisko kołnierza,
• profili niedostępnych dla freza ślimakowego.

Na wynik wpływają:

• klasa i stan dłutaka,
• bicie narzędzia,
• dokładność ruchu obwiedniowego,
• sztywność skoku,
• prowadzenie narzędzia,
• stabilność mocowania,
• warunki odprowadzania wiórów.

Orientacyjnie proces może odpowiadać klasom ISO 7–9, ale wynik zależy od konkretnej maszyny, narzędzia i geometrii części.

Więcej o technologii: dłutowanie kół zębatych i wielowypustów metodą Fellowsa.

Powiązana oferta:

• dłutaki Fellowsa,
• dłutownice Fellowsa CNC.

Power Skiving – orientacyjnie ISO 5–8

Power Skiving jest ciągłą metodą obwiedniową stosowaną do uzębień wewnętrznych i zewnętrznych. W materiale miękkim może pełnić funkcję zarówno obróbki zgrubnej, jak i wykańczającej.

W dobrze zoptymalizowanym procesie możliwe są orientacyjnie klasy ISO 5–8.

Największy wpływ mają:

• sztywność dynamiczna obrabiarki,
• dokładność synchronizacji narzędzia i detalu,
• geometria narzędzia,
• bicie narzędzia i części,
• kąt skrzyżowania osi,
• liczba przejść,
• sposób mocowania,
• moduł,
• szerokość uzębienia,
• stabilność cieplna.

Klasy 5–6 są możliwe w szczególnie dobrze zoptymalizowanych aplikacjach, ale nie powinny być przedstawiane jako standard dla każdego detalu. Przy trudnych geometrycznie, dużych lub mniej sztywnych częściach bardziej realistyczny może być poziom 7–8.

Więcej: Power Skiving – obróbka kół zębatych i wielowypustów.

Powiązana oferta:

• maszyny do Power Skivingu,
• narzędzia do Power Skivingu.

Przeciąganie – orientacyjnie ISO 6–8

Przeciąganie jest bardzo wydajną metodą produkcji seryjnej, szczególnie dla:

• uzębień wewnętrznych,
• wielowypustów,
• rowków wpustowych,
• wielokątów,
• profili specjalnych.

Końcowa geometria wynika bezpośrednio z konstrukcji części wykańczającej i kalibrującej przeciągacza.

Na wynik wpływają:

• dokładność przeciągacza,
• jego zużycie,
• sposób ostrzenia,
• prowadzenie,
• podparcie części,
• jakość otworu wstępnego,
• odprowadzanie wiórów,
• materiał detalu.

Przy stabilnym procesie przeciąganie może orientacyjnie odpowiadać klasom ISO 6–8, jednak rzeczywisty zakres trzeba potwierdzić pomiarem konkretnego profilu.

Więcej: przeciąganie i przepychanie profili wewnętrznych.

Powiązana oferta:

• przeciągacze i przepychacze,
• maszyny do przeciągania i oprzyrządowanie.

Wiórkowanie – orientacyjnie ISO 5–7 przed hartowaniem

Wiórkowanie jest metodą wykańczania uzębienia w stanie miękkim, wykonywaną przed obróbką cieplną.

Może poprawiać:

• profil,
• linię zęba,
• kontakt,
• jakość powierzchni,
• rozkład błędów podziałki.

Orientacyjnie przed hartowaniem możliwe są klasy ISO 5–7.

Nie oznacza to jednak, że gotowe koło po hartowaniu zachowa tę samą klasę. Odkształcenia cieplne mogą pogorszyć:

• profil,
• linię zęba,
• podziałkę,
• bicie,
• współosiowość baz.

Powiązana oferta: wiórkowniki do kół zębatych.

Skiving (hard hobbing) – orientacyjnie ISO 6–7

Hard skiving jest metodą wykańczającego skrawania boków zębów po obróbce cieplnej. Pozwala usunąć niewielki naddatek i skorygować część odkształceń powstałych podczas hartowania.

Bezpieczny orientacyjny zakres dla klasycznego hard skivingu to ISO 6–7.

Proces jest szczególnie atrakcyjny dla:

• uzębień wewnętrznych,
• wielowypustów,
• części z ograniczonym dostępem,
• małych i średnich serii,
• aplikacji, w których szlifowanie wewnętrzne byłoby kosztowne.

Skiving nie powinien być utożsamiany ze wszystkimi procesami określanymi jako skiving lub CBN hard finishing. Bardziej zaawansowane odmiany mogą mieć inne możliwości i inną strukturę powierzchni.

Więcej o procesie: Frezowanie obwiedniowe na twardo – skiving i hard hobbing kół zębatych.

Powiązana oferta:

• frezarki obwiedniowe CNC,
• frezy ślimakowe nasadzane i trzpieniowe.

Honowanie uzębień jako proces twardego wykańczania

Honowanie uzębień jest metodą twardego wykańczania stosowaną po obróbce cieplnej.

W typowym ciągu technologicznym stanowi samodzielną alternatywę dla szlifowania lub hard skivingu, a nie obligatoryjną operację wykonywaną po szlifowaniu.

Gleason opisuje honowanie i szlifowanie jako odrębne procesy hard finishing, których przydatność zależy od zastosowania. W materiałach dotyczących podstaw honowania proces jest również porównywany osobno ze szlifowaniem i hard skivingiem.

Typowy ciąg może wyglądać następująco:

obróbka uzębienia w materiale miękkim → obróbka cieplna → honowanie

Przed hartowaniem uzębienie może być wykonane przez:

• frezowanie obwiedniowe,
• Power Skiving,
• dłutowanie,
• wiórkowanie.

Po obróbce cieplnej narzędzie honujące usuwa niewielki naddatek, koryguje geometrię i nadaje charakterystyczną strukturę powierzchni.

Najważniejsze korzyści mogą obejmować:

• korekcję odkształceń po hartowaniu,
• korzystną krzyżową strukturę powierzchni,
• małe obciążenie cieplne,
• dobre właściwości tribologiczne,
• korzystny wpływ na NVH,
• wysoką wydajność w produkcji seryjnej.

Dlaczego nie przypisujemy honowaniu jednej klasy?

Dostępne materiały Gleason oraz innych specjalistów od honowania nie ustanawiają jednego, uniwersalnego zakresu klas dla całej technologii.

Rezultat zależy bardzo silnie od:

• jakości uzębienia wejściowego,
• wielkości i charakteru odkształceń po hartowaniu,
• naddatku,
• narzędzia honującego,
• sposobu obciągania,
• sztywności maszyny,
• mocowania,
• parametrów procesu,
• oczekiwanej mikrogeometrii.

Dlatego bardziej rzetelne jest opisanie honowania jako wysokodokładnego procesu hard finishing bez sztywnego przypisywania zakresu klas.

Czy honowanie może występować po szlifowaniu?

Tak, ale nie jest to ogólna definicja honowania.

Specjalne procesy, takie jak:

• Combi Honing,
• polishing honing,
• superfinishing,

mogą być stosowane po wcześniejszej precyzyjnej obróbce, również po szlifowaniu. Ich celem może być przede wszystkim poprawa:

• chropowatości,
• topografii powierzchni,
• sprawności,
• właściwości NVH,
• śladu współpracy.

Nie należy jednak na tej podstawie przedstawiać całego gear honingu jako standardowej operacji następującej po szlifowaniu.

Szlifowanie obwiedniowe – orientacyjnie ISO 3–6

Szlifowanie obwiedniowe ściernicą ślimakową jest jedną z najważniejszych metod seryjnego wykańczania zewnętrznych kół zębatych po obróbce cieplnej.

Może zapewniać orientacyjnie klasy ISO 3–6, zależnie od:

• geometrii części,
• stanu szlifierki,
• profilowania ściernicy,
• naddatku,
• kompensacji cieplnej,
• mocowania,
• strategii obróbki,
• jakości pomiaru i korekcji.

Metoda jest szczególnie wydajna w produkcji seryjnej zewnętrznych uzębień walcowych.

Powiązana oferta:

• Szlifierki obwiedniowe CNC do szlifowania ślimakowego
• Ściernice ślimakowe do kół zębatych

Szlifowanie profilowe – orientacyjnie ISO 2–5

Szlifowanie profilowe odwzorowuje kształt pojedynczej wręby odpowiednio przygotowaną ściernicą.

Jest szczególnie przydatne dla:

• dużych modułów,
• nietypowych modyfikacji,
• uzębień wewnętrznych,
• części o ograniczonej dostępności,
• małych i średnich serii,
• profili specjalnych.

Orientacyjnie może umożliwiać uzyskanie klas ISO 2–5.

Rzeczywisty wynik zależy jednak od:

• dokładności profilowania ściernicy,
• stabilności termicznej,
• jakości osi maszyny,
• mocowania części,
• strategii przejść,
• kontroli przypaleń i odkształceń.

Powiązana oferta:

• Szlifierki profilowe CNC do kół zębatych
• Ściernice profilowe do kół zębatych

Obróbka cieplna a klasa dokładności

Obróbka cieplna może zmienić:

• profil,
• linię zęba,
• podziałkę,
• bicie,
• kształt otworu,
• współosiowość baz.

Wpływ zależy od:

• materiału,
• konstrukcji części,
• rozmieszczenia masy,
• rodzaju obróbki cieplnej,
• sposobu mocowania,
• intensywności chłodzenia,
• naprężeń po wcześniejszych operacjach.

Dlatego wymaganie powinno jasno określać, czy klasa dotyczy:

• stanu przed obróbką cieplną,
• stanu po hartowaniu,
• stanu po końcowej obróbce wykańczającej.

Koło spełniające klasę 6 po obróbce miękkiej nie musi zachować jej po hartowaniu.

Dlaczego wyższa dokładność kosztuje więcej?

Wyższa klasa może wymagać:

• dokładniejszej obrabiarki,
• bardziej precyzyjnego mocowania,
• droższego narzędzia,
• wolniejszych parametrów,
• dodatkowego przejścia,
• twardej obróbki wykańczającej,
• częstszych korekcji,
• stabilizacji temperatury,
• pełniejszej kontroli,
• dokładniejszego przygotowania baz,
• większego odsetka części odrzuconych.

Koszt wynika z całego systemu:

obrabiarka + narzędzie + mocowanie + proces + pomiar + korekcja.

Najtrudniejsze bywa nie jednorazowe uzyskanie małej odchyłki, lecz zapewnienie jej powtarzalności w całej partii.

Jak czytać raport pomiarowy koła zębatego?

Dobry raport powinien jednoznacznie identyfikować:

• część,
• program pomiarowy,
• nominalną geometrię,
• normę i jej wydanie,
• wymaganą klasę,
• sposób bazowania,
• stronę zęba,
• zmierzone zęby,
• zakresy oceny,
• wynik każdej charakterystyki.

1. Sprawdź normę

Sama wartość odchyłki nie wystarcza. Trzeba wiedzieć, według jakiej normy została:

• obliczona,
• filtrowana,
• oceniona,
• zaklasyfikowana.

2. Sprawdź lewy i prawy bok

Oba boki mogą mieć różne wyniki. Różnica może wskazywać na:

• ustawienie procesu,
• bias,
• mocowanie,
• deformację,
• nieprawidłową korekcję.

3. Sprawdź zakres oceny

Nie cały zmierzony profil musi być uwzględniany w obliczeniu klasy. Fragmenty przy stopie lub głowie mogą być wyłączone albo oceniane osobno.

4. Odróżnij wartość zmierzoną od tolerancji

Raport powinien pokazywać:

• wartość zmierzoną,
• dopuszczalny limit,
• przypisaną klasę,
• wynik zgodny lub niezgodny.

5. Nie oceniaj wyłącznie kształtu wykresu

Skala wykresu może być automatycznie dopasowana. Dwa podobne wizualnie przebiegi mogą odpowiadać zupełnie innym wartościom.

6. Sprawdź każdą charakterystykę osobno

Zbiorczy zapis „klasa 6” może ukrywać, że profil, linia zęba i podziałka osiągnęły różne poziomy.

Najczęstsze błędy przy określaniu klasy

Podanie samego numeru

Nieprawidłowo:

Klasa 6.

Lepiej:

Klasa tolerancji boków zębów 6 według ISO 1328-1:2013.

Brak wydania normy

Różne wydania mogą różnić się:

• zakresem,
• wzorami,
• definicjami,
• sposobem analizy.

Automatyczne przeliczanie DIN na ISO

Tego samego numeru nie należy uznawać za równoważny bez porównania rzeczywistych tolerancji.

Utożsamianie sprawdzianu z pełnym pomiarem

Przejście sprawdzianu nie oznacza automatycznie, że profil, linia zęba, podziałka i bicie spełniają określoną klasę analityczną.

Utożsamianie testu dwustronnego z ISO 1328-1

Test dwustronny pokazuje złożony wynik funkcjonalny i jest klasyfikowany według odrębnej części normy.

Brak baz pomiarowych

Bez wskazania bazy wynik bicia może nie odpowiadać warunkom montażu części.

Brak informacji o stanie detalu

Trzeba określić, czy wymaganie obowiązuje:

• przed hartowaniem,
• po hartowaniu,
• po szlifowaniu,
• po honowaniu,
• na gotowej części.

Niepotrzebnie wysoka klasa

Wymaganie powinno wynikać z funkcji, a nie z założenia, że niższy numer zawsze oznacza lepszy projekt.

Jak zaplanować kontrolę jakości uzębienia?

Uruchomienie nowego procesu

• pełny pomiar analityczny pierwszych części,
• ocena profilu, linii zęba, podziałki i bicia,
• korekcja procesu,
• zatwierdzenie raportu.

Produkcja stabilna

• pomiary analityczne okresowe,
• monitoring trendów,
• szybka kontrola sprawdzianem,
• test współpracy lub pomiar przez wałeczki,
• reakcja na przekroczenie limitów ostrzegawczych.

Produkcja masowa

• kontrola funkcjonalna albo wymiarowa 100%,
• pełny pomiar zgodnie z planem próbkowania,
• kontrola po zmianie narzędzia,
• pomiar po przezbrojeniu,
• analiza statystyczna.

Reklamacja lub niezgodność

• pełny pomiar analityczny,
• porównanie obu boków,
• kontrola różnych zębów,
• sprawdzenie baz,
• pomiar bicia,
• korelacja z wynikiem sprawdzianu lub testera zazębienia.

ISO/TR 10064-1 zwraca uwagę, że w stabilnej produkcji nie zawsze jest ekonomicznie uzasadnione mierzenie wszystkich możliwych charakterystyk na każdej sztuce. Plan pomiarowy powinien zostać uzgodniony pomiędzy producentem i odbiorcą z uwzględnieniem ryzyka procesu.

Najczęściej zadawane pytania

Czy klasa ISO 5 jest dokładniejsza od klasy ISO 7?

Tak. W ISO 1328-1 niższy numer oznacza mniejsze dopuszczalne odchyłki. Klasa 5 jest dokładniejsza od klasy 7.

Czy ISO 6 oznacza to samo co DIN 6?

Nie należy tego zakładać. Trzeba porównać wydanie normy, oceniane parametry i rzeczywiste tolerancje dla konkretnego koła.

Czy klasę AGMA można bezpośrednio przeliczyć na ISO?

Nie. Należy ustalić konkretny standard AGMA, jego wydanie oraz rodzaj ocenianych odchyłek.

Czy sprawdzian GO/NOGO określa klasę dokładności?

Nie. Potwierdza zgodność z określonymi granicami, ale zwykle nie rozdziela odchyłek profilu, linii zęba, podziałki i bicia.

Czy tester dwustronnego zazębienia zastępuje pełny pomiar?

Nie. Jest bardzo dobry do szybkiej kontroli funkcjonalnej, ale nie identyfikuje oddzielnie wszystkich elementarnych błędów uzębienia.

Czy jedno koło może mieć różne klasy dla różnych parametrów?

Tak. Profil, linia zęba i podziałka mogą odpowiadać różnym klasom.

Czy frezowanie obwiedniowe może zapewnić klasę 7?

Tak, jest to możliwe na nowoczesnej, stabilnej maszynie z dokładnym frezem i mocowaniem. Sama nazwa procesu nie gwarantuje jednak wyniku.

Czy Power Skiving może zapewnić klasę 5?

W szczególnie dobrze zoptymalizowanym procesie jest to możliwe, ale nie powinno być traktowane jako uniwersalny standard. Orientacyjny zakres jest szeroki: ISO 5–8.

Czy skiving zastępuje szlifowanie?

W niektórych zastosowaniach może stanowić ekonomiczną alternatywę, szczególnie dla uzębień wewnętrznych. Nie zapewnia jednak automatycznie takiego samego poziomu dokładności i powierzchni jak najlepsze procesy szlifowania.

Czy honowanie zawsze wykonuje się po szlifowaniu?

Nie. Honowanie jest samodzielnym procesem twardego wykańczania po obróbce cieplnej. Może występować po szlifowaniu w specjalnych łańcuchach technologicznych, ale nie jest to reguła ogólna.

Czy obróbka cieplna może pogorszyć klasę?

Tak. Odkształcenia mogą zmienić profil, linię zęba, podziałkę, bicie i geometrię baz.

Czy każdą sztukę trzeba mierzyć na pełnej maszynie analitycznej?

Nie. Zakres kontroli powinien wynikać z ryzyka procesu. Pełny pomiar może być wykonywany dla pierwszej sztuki i okresowo, a kontrola bieżąca sprawdzianem, testerem zazębienia lub pomiarem przez wałeczki.

Podsumowanie

Klasa dokładności koła zębatego nie jest pojedynczą oceną całej części. Jest systemem tolerancji odnoszącym się do konkretnych cech uzębienia i musi być interpretowana razem z:

• normą,
• wydaniem normy,
• geometrią koła,
• ocenianym parametrem,
• zakresem pomiaru,
• bazami,
• metodą kontroli.

ISO 1328-1 służy do klasyfikacji elementarnych odchyłek boków zębów, takich jak profil, linia zęba i podziałka. ISO 1328-2 dotyczy dwustronnych promieniowych odchyłek złożonych mierzonych podczas współpracy z kołem wzorcowym. Są to odmienne systemy i nie należy ich utożsamiać.

Technologia produkcji wyznacza potencjalny zakres dokładności, ale sama nie gwarantuje klasy. Dla orientacji można przyjąć między innymi:

• frezowanie obwiedniowe: ISO 7–10,
• Power Skiving: ISO 5–8,
• hard skiving: ISO 6–7,
• przeciąganie: ISO 6–8,
• szlifowanie: nawet klasy 2–6 zależnie od metody i aplikacji.

Dla honowania nie należy publikować jednej uniwersalnej klasy. Jest to odrębny proces hard finishing, którego rezultat zależy od jakości uzębienia wejściowego, odkształceń po hartowaniu, narzędzia, obciągania i parametrów procesu.

Najbardziej kompletny system kontroli łączy:

• pełną maszynę analityczną do kwalifikacji i diagnostyki,
• tester zazębienia lub pomiar przez wałeczki do szybkiej kontroli,
• sprawdziany GO/NOGO do jednoznacznej kontroli produkcyjnej.

Dobór metody kontroli uzębienia

Tradensa oferuje rozwiązania do pełnej i produkcyjnej kontroli kół zębatych, wielowypustów i profili specjalnych:

• analityczne maszyny pomiarowe TTi,
• testery współpracy z kołem wzorcowym,
• automatyczne systemy pomiaru przez wałeczki,
• urządzenia do pomiaru bicia,
• sprawdziany GO/NOGO.

Prześlij rysunek części, normę, wymaganą klasę i oczekiwany zakres raportu. Na tej podstawie dobierzemy odpowiednią metodę pomiaru, maszynę lub sprawdzian.

Dobierz maszynę pomiarową

Dobierz sprawdziany do wielowypustów