Einsatz neuer Laser-Technologien zur Messung der Abweichung von der Geradlinigkeit

Tilo Pfeifer

Kartonierter Einband, 114 Seiten

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1.1. Bedeutung der Messung der Abweichung von der Geradheit Die Begrenzungsflächen von Einzelteilen technischer Erzeugnisse werden...

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Beschreibung

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).
Autorentext
Prof. Dr.-Ing Tilo Pfeifer ist Leiter des Lehrstuhls für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement am WZL (Werkzeugmaschinenlabor) der RWTH Aachen.
Inhalt
1. Einleitung.- 1.1. Bedeutung der Messung der Abweichung von der Geradheit.- 1.2. Meßmethoden und Meßgeräte.- 1.3. Zielsetzung des Vorhabens.- 2. Laser-Geradheits-Interferometer (LGI).- 2.1. Meßprinzip.- 2.2. Rechnerprogramm für die geometrische Beschreibung der optischen Wege des Geradheitsinterferometer.- 2.3. Untersuchung der möglichen Fehlerquellen und Maßnahmen zu ihrer Verminderung.- 2.3.1. Laserkopf-Rechenwerk-Kompensation.- 2.3.2. Optische Komponenten des Geradheitsinterferometers.- 2.3.2.1. Laserkopf und Adapter (L).- 2.3.2.2. Wollastonprisma (WP).- 2.3.2.3. Reflektor (R).- 2.3.3. Umwelteinflüsse.- 2.3.3.1. Fremderregte Schwingungen.- 2.3.3.2. Luftinhomogenitäten.- 2.4. Meßunsicherheit.- 2.4.1. Systematische Fehler.- 2.4.2. Zufällige Fehler.- 3. Laser-Geradheits-Meßsystem (LGM).- 3.1. Meßprinzip.- 3.2. Untersuchung der einzelnen Systemkomponenten hinsichtlich einer optimalen Auslegung des Meßsystems.- 3.2.1. Der Laserstrahl als Referenzgerade.- 3.2.1.1. Laser und Laserhalterung.- 3.2.1.2. Aufweitungsoptik und Blende.- 3.2.1.3. Laserstrahl.- 3.2.1.4. Mono-Moden-Lichtleitfaser.- 3.2.2. Ermittlung der Strahllage.- 3.2.2.1. Strahllagedetektor.- 3.2.2.2. Auswerteeinheit.- 3.3. Meßunsicherheit.- 3.3.1. Systematische Fehler.- 3.3.2. Zufällige Fehler.- 4. Anwendung der Meßsystème.- 4.1. Werkzeugbewegung einer NC-Drehmaschine.- 4.2. Prüfung der orthogonalen Bewegung des Meßtasters einer 3D-Meßmaschine.- 4.3. Geradheit und Rechtwinkligkeit einer 3D-Fräs-Meßmaschine mit großem Arbeitsvolumen.- 4.4. Geradheit und Rechtwinkligkeit eines NC-Bohrwerkes.- 4.5. Prüfung der Bewegungen des Meßtasters einer 3D-Meßmaschine.- 5. Vergleich der Vor- und Nachteile der beiden Meßsysteme.- 5.1. Meßlänge.- 5.2. Meßbereich.- 5.3. Meßunsicherheit.- 5.3.1. Systematische Fehler.- 5.3.2. Zufällige Fehler.- 5.4. Allgemeine Gesichtspunkte.- 5.4.1. Anbringung der Referenzgeraden.- 5.4.2. Ausrichtung der Referenzgeraden.- 5.4.3. Meßwertdetektor.- 5.4.4. Sicherheit des Meßablaufes.- 5.4.5. Automatisierung der Datenerfassung.- 5.4.6. Anschaffungskosten.- 5.4.7. Anwendung.- 6. Schlußbemerkung.- 7. Literatur.