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Oberflächen-Messgerät mit automatischer Filtereinstellung

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Oberflächen-Messgerät mit automatischer Filtereinstellung

Eine Neuerung aus dem Hause Mahr ist das neue Perthometer S2, ein Oberflächenmessgerät, das in der Lage ist, normgerechte Filtereinstellungen automatisch vorzunehmen. Dadurch wird nicht nur die Mess-zeit reduziert, sondern gleichzeitig auch die Messunsicherheit verringert, weil fehlerhafte Einstellungen durch den Anwender ausgeschlossen werden.

Die reale Gestalt von Oberflächen kann sehr komplex sein. Normalerweise ist sie eine Überlagerung von Nennform, Form- und Lageabweichungen, Welligkeit und Rauheit. Form- und Lageabweichungen können zum Beispiel durch Maschinen- und Einstellfehler verursacht werden, während Welligkeit durch Schwingungen („Rattermarken“) entsteht. Rauheit ist meist unmittelbar auf verfahrenstypische Eigenschaften des Bearbeitungsprozesses zurückzuführen, zum Beispiel Drehen, Fräsen, Schleifen, aber auch Beschichten, Sintern, Erodieren etc.

In der Praxis werden diese Gestaltanteile, die auch die Funktionseigenschaften der Oberflächen in unterschiedlicher Weise beeinflussen, durch ihr Verhältnis von Wellenlänge zu Tiefe charakterisiert (Bild 4) und durch in DIN EN ISO 11562 beschriebene Gaußfilter voneinander getrennt. Tabellenwerte, nach denen die Grenzwellenlängen dieser Filter einzustellen sind, finden sich in der Verfahrens-Norm DIN EN ISO 4288.
Die Wahl der normgerechten Grenzwellenlänge bereitet Probleme
Die Erfahrung zeigt, dass die korrekte Wahl der Filter-Grenzwellenlänge vielen Messtechnikern trotz eindeutiger Normvorgaben Probleme bereitet: Nach einer Probemessung ist die Entscheidung zu fällen, ob das quer zur Bearbeitungsrichtung gemessene Oberflächenprofil periodisch oder aperiodisch ist. Für periodische Profile ist die Oberflächenkenngröße Rsm, für aperiodische Profile die Kenngröße Rz zu bestimmen. Anschließend kann die normgerechte Grenzwellenlänge des Profilfilters der Tabelle nach DIN EN ISO 4288 entnommen werden (Bild 3). Nachdem dieser Wert an dem Messgerät eingestellt wurde, erfolgt die eigentliche Messung des Oberflächenprofils mit anschließender Berechnung und Anzeige der tolerierten Kenngrößen. Die Entscheidung, ob ein Profil periodisch ist oder nicht, ist es vor allen Dingen, die vielen Messtechnikern Kopfschmerzen bereitet. Sicherlich gibt es in der Praxis viele Grenzfälle, bei denen die periodische Struktur nicht immer auf den ersten Blick zu erkennen ist. Aber es gibt heute mathematische Methoden, mit denen diese Frage bei beliebigen Profilen zweifelsfrei entschieden werden kann. Daher lag die Idee nahe, Oberflächenmessgeräte zu konstruieren, die den Messtechnikern die Wahl der Grenzwellenlänge abnehmen können.
Die Lösung: Das Perthometer S2 von Mahr (Bild 1). Es vereinigt die Vorzüge eines mobilen und stationären Oberflächenmessgerätes: Ein großes, beleuchtbares Grafik-Display, ein einfaches, schnell zu erlernendes Bedienkonzept, einfache Freiabtastung, eine Vielzahl von Kenngrößen, Kennkurven, Sonder- und Komfortfunktionen sowie ein eingebauter Drucker kennzeichnen dieses kompakte Messgerät. In idealer Weise lässt es sich mit dem umfangreichen Programm an Tastern und Vorschubgeräten von Mahr kombinieren.
Phasenkorrekte Filter trennen Form, Rauheit und Welligkeit
Eine der Komfortfunktionen des Perthometers S2 ist die automatische Wahl der normgerechten Filtergrenzwellenlänge. Diese Wahl geschieht wie folgt (Bild 2): Online, das heißt während der Profilerfassung erfolgt eine Filterung mit unterschiedlichen Grenzwellenlängen (z. B. 0,25 mm oder 0,8 mm), die Berechnung von Schätzwerten für Rsm und Rz und ein Rechenverfahren, das entscheidet, ob das Profil periodisch ist oder nicht. Die Messwerterfassung wird beendet, sobald der berechnete Rsm bzw. Rz dem von DIN EN ISO 4288 vorgegebenen Tabellenwert und die Taststrecke sieben Grenzwellenlängen entspricht. Damit liegen alle programmierten Messergebnisse bereits nach der ersten Messung vor, eine Probemessung ist nicht mehr erforderlich.
Vorteile des neuen Verfahrens
Dadurch, dass die Probemessung mit anschließender Entscheidungsphase entfällt, wird die Messzeit auf einen Bruchteil der bisher erforderlichen Dauer verkürzt. Eine genaue Kenntnis der Normvorgaben zur Wahl der Grenzwellenlänge und der Tabelle (Bild 3) ist nicht mehr erforderlich. Die Entscheidung, ob ein Oberflächenprofil periodisch oder aperiodisch ist, wird unabhängig vom Bediener getroffen. Das Prüfen von Oberflä-chen wird wesentlich vereinfacht. Das neue Verfahren zur automatischen Wahl der Filter-Grenzwellenlänge ist bereitsan einer Vielzahl von Messplätzen undMessobjekten erprobt worden und hat sich in allen Fällen als zuverlässig erwiesen. Das Perthometer S2 kommt damit dem Idealbild eines intelligenten, sich selbst einstellenden Messgeräts bereits sehr nahe.
– mav 228
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