Bøger af Tilo Pfeifer

This work presents the systematics of production metrology starting from the inspection planning, across the recording of the inspected data up to the evaluation of this data. On the one hand, the reader will be supplied with basic knowledge for the understanding of the presented procedures and their practical use. On the other hand, he will also learn about the importance of production metrology for quality control in production processes. It is not only an indispensable reference book for the daily work of the engineer, but also a invaluable and easy to read text book for students. As a supplement for the studies, the book gives a fast overlook to the basics of production metrology and, at the same time, shows how this knowledge is put into practice.

1.1. Bedeutung der Messung der Abweichung von der Geradheit Die Begrenzungsflächen von Einzelteilen technischer Erzeugnisse werden in der Regel durch geradlinige und rotatorische Rela­ tivbewegungen zwischen Werkstück und Werkzeug bei der Zerspa­ nung bestimmt. Die Bewegungen der Fertigungseinrichtung sind niemals fehlerfrei (Bild 1) und erzeugen daher Werkstücke mit Formabweichungen, wodurch das Funktionsverhalten dieser Werk­ stücke stark beeinträchtigt werden kann. Teilamicht von Z Stellen an denen FOhrungsfehler auftreten können - z Ungeradheit der Bewegungen Bild 1: Auswirkungen von Führungsfehlern auf die Bewegungen einer Drehmaschine Um die Funktionssicherheit der Produkte des Maschinenbaus zu garantieren, müssen die einzelnen Werkstücke auf ihre geome­ trische Genauigkeit geprüft werden. Die Kenntnis der Arbeitsge­ nauigkeit der eingesetzten Werkzeugmaschinen ist jedoch für die Fertigung von noch größere Bedeutung. Sowohl bei der Ver- - - messung von Maschinenteilen als auch bei der Ermittlung der Arbeitsgenauigkeit von Fertigungseinrichtungen stellen die geo­ metrischen Prüfungen einen wichtigen Teilaspekt dar /1, 2/. Die wesentlichen geometrischen Prüfungen sind: Geradheit, Ebenheit, Rechtwinkligkeit, Fluchtung, Parallelität, Abstandsgleichheit, Rundlauf. Ein großer Teil dieser genannten Meßaufgaben sind prinzipiell Messungen der Abweichung von der Geradheit. Sie unterscheiden sich lediglich durch die jeweiligen Meßbedingungen und die Dar­ stellungsweise (Bild 2).

Moglichkeiten zurUckzufUhren /5/. Nahezu aIle bisher einge­ setzten MeBverfahren reduzieren die raumliche MeBaufgabe auf - ein ebenes Problem /1/.

1. 1. Bedeutung der 3-D-MeBtechnik Die Entwicklung und EinfUhrung der Drei-Koordinaten-MeBtechnik, insbesondere der numerisch gesteuerten Koordinaten-MeBgerate kann fUr den Bereich der MeBtechnik als eben so bedeutend ange­ sehen werden, wie seinerzeit die EinfUhrung der NC-Technik in der Fertigung. Beiden Technologien ist gemeinsam, daB die Geo­ metrie des WerkstUckes durch charakteristische Punkte, die auf ein definiertes Koordinatensystem bezogen sind, beschrieben wird. Der Einsatz der Drei-Koordinaten-MeBgerate, im folgenden auch kurz DKMG genannt, ermoglicht die Losung nahezu aller in der Praxis auftretenden MeBaufgaben, also auch die Bewaltigung von MeBproblemen, die anderweitig nicht oder nur mit stets hohem Aufwand realisierbar sind. Neben dieser Tatsache liegt der entscheidende Vorteil beim Einsatz von Drei-Koordinaten­ MeBgeraten jedoch darin, daB eine Vielzahl unterschiedlicher PrUfaufgaben im Gegensatz zur konventionellen PrUftechnik in einer einzigen Aufspannung mit nur dem e i n e n MeBmittel DKMG erledigt werden kann /1. 1/(Bild 1. 1). VerfUgt das DKMG Uber einen Rechner, so braucht der PrUfling nicht ausg~richtet zu werden. Der Rechner Ubernimmt die erfaBten MeBdaten - wie deren Verarbeitung zu geometrischen KenngroBen, wobei er Ausrichtfehler durch eine . entsprechende Koordinatentrans­ formation berlicksichtigt. Je nach Ausbaustufe des Drei­ Koordinaten-MeBgerates steht hier ein flexibles MeBgerat zur VerfUgung, das in kurzer Zeit objektivierte und einheitlich dokumentierte PrUfdaten vermittelt, die eine EDV- unterstUtzte Qualitatsdatenverarbeitung wesentlich erleichtern. Aus diesen GrUnden wurden Drei-Koordinaten-MeBgerate in den letzten Jahren in immer groBerem Umgang im Bereich der Qualitatssicherung ein­ gesetzt.

Der Faktor "Produktqualitat" gewinnt in zunehmendem Ma8e an Bedeutung fur die Wettbewerbsfahigkeit der Unternehmen. Dies fuhrt zwangslaufig zu der Forderung nach engeren Fertigungstoleranzen und damit auch zu hoheren Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit der produkterzeugenden Fer­ tigungsmittel. Die Fertigungsunsicherheit - definiert als MaB fur die Fertigungsgenauigkeit des Herstellprozesses - wird einer­ seits durch maschinenbedingte Einflu3groBen, wie beispiels­ weise G. eometrie und Kinematik der werkzeugmaschine und an­ dererseits durch nichtmaschinenbedingte EinfluBgroBen, wie beispielsweise Maschinenbedienung und Werkzeug, bestimmt (Bild 1) /1/. Stat. Pro­ Ver­ FOh­ dukt­ pr O­ halten rungen funq 10--- -- Maschinenbedingte finfluBgrOnen ichtmasch inenspezifische [influBgrOBen J Bild 1: EinfluBgroBen auf die Fertigungsunsicherheit - 2 - Die Auswirkungen maschinenbedingter EinfluBfaktoren auf die Fertigungsunsicherheit werden unter dem Begriff "Arbeits­ unsicherheit" zusammengefaBt. Insbesondere bei den heute eingesetzten NC-Werkzeugmaschinen, bei denen der EinfluB der nichtmaschinenspezifischen EinfluBgroBe "Maschinen­ bedienung" weitgehend eliminiert ist, muB der Arbeitsun­ sicherheit eine zentrale Bedeutung beigemessen werden. Sie kennzeichnet unmittelbar die Relativbewegung zwischen Werk­ zeug und Werksttick und somit die auf einer Werkzeugmaschine realisierbaren MaB-, Lage- und Formtoleranzen. Die Bestim­ mung der Arbeitsunsicherheit im Rahmen von Abnahmeverfahren und periodischen Uberprtifungen des vorhandenen Maschinenparks ist daher gleichermaBen ftir Konstruktion, Fertigungsplanung und -steuerung von Interesse.