Quality Engineering Plus 02.18

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:: Titelthema 5-Achsen-Messsystem reduziert Messzeiten drastisch Megaschnelle Multisensor- Messungen Bei der Fertigung des Antriebsstrangs sucht die Automobilindustrie kontinuierlich nach kostensenkenden Produktionslösungen. Ein technologischer Durchbruch, der die Zykluszeiten je nach Anwendung um bis zu 70 % verkürzt, ist das 5-Achsensystem Revo, das dimensionelle Merkmale und Rauheitsdaten in einer Aufspannung erfasst. Der Autor Risshu Bergmann Marketing-Koordinator Renishaw www.renishaw.de Herkömmliche Koordinatenmessgeräte mit nur drei linearen X-, Y- und Z-Achsen leiden unter einer variablen Scangenauigkeit, die mit höherer Geschwindigkeit schlechter wird. Der Grund: Die Beschleunigungs- und Verlangsamungskräfte verursachen eine nicht unerhebliche Verdrehung der Maschinenstruktur, was wiederum zu Fehlern in den Messdaten führt. Um diese Fehler zu vermeiden und die geforderte Genauigkeit zu erreichen, wird die Scangeschwindigkeit niedrig gehalten; meist liegt sie unter 25 mm/s. Mit dem Revo 5-Achsen-Messsystem hat Renishaw (AMB: Halle 7, Stand A11) schon vor Jahren eine Technologie entwickelt, die den Konflikt zwischen Geschwindigkeit und Genauigkeit radikal verändert hat: Der Messkopf hat zwei zusätzliche Drehachsen, die diese dynamischen Fehler bei hohen Messgeschwindigkeiten (bis 500 mm/s) vermeiden. Dies wird erreicht, indem ein reaktionsschneller Messkopf zur Durchführung zum Beispiel von Kreis-Scans eingesetzt wird, während die Maschinenstruktur fest bleibt. Wenn Messpfade mehr als zwei synchronisierte Achsen benötigen, wie etwa beim spiralförmigen Scannen, können die X-, Y- und Z-Achsen so programmiert werden, dass sie sich in einem Vektor bei konstanter Geschwindigkeit bewegen und der Kopf die schnellen Scanbewegungen ausführt. Die Maschinenstruktur fährt in diesem mit konstanter Geschwindigkeit und die oben genannten Fehler können vermieden werden. Beispielsweise steigern Revo und die 5-Achsen-Technologie den Durchsatz bei Ventilsitzen und -führungen drastisch: Die Datenerfassung dauert nur etwa 20 s. Die Messung von Ventilsitzen und -führungen war bislang immer sehr problematisch. Die angewandten Methoden sind zeitaufwändig und können die Aufgabe oftmals nicht zufriedenstellend erfüllen. Revo löst dieses Problem: Die Erfassung großer Datenmengen, aus denen die geometrischen Abmessungen sowohl für Ventilsitze als auch für Ventilführungen errechnet werden können, lässt sich damit sehr schnell durchführen. Bei Reproduzierbarkeitsprüfungen erbringt diese Methode hervorragende Ergebnisse. Zwei helixförmige Scans während eines Messvorgangs Während des Messvorgangs werden zwei helixförmige Scans durchgeführt, einer in der Ventilführungsbohrung und der zweite im Bereich der Ventilsitzfläche. An der Ventilführung wird ein einzelner helixförmiger Scanvorgang, typischerweise mit einer Steigung von 0,5 mm und einer Scangeschwindigkeit von 150 mm/s, durchgeführt. Revo ermöglicht das adaptive Scannen des Ventilsitzes, bei dem mittels eines einzigen Scanbefehls die Bereiche ober- und unterhalb der relevanten Ventilsitzfläche abgedeckt werden. Am Ventilsitz wird ein einzelner 10 Quality Engineering PLUS 02.2018

Der Revo mit dem SFP 2 Messtaster beim Messen einer Kurbelwelle. Der SFP 2 ermöglicht Rauheitsmessungen auf dem Koordinatenmessgerät. Das Revo 5-Achsen- Messsystem von Renishaw ist das einzige Scan-System für Koordinatenmessgeräte, das die Bewegung von drei Maschinen- und zwei Kopfachsen gleichzeitig steuert und dabei Werkstückdaten erfasst Bilder: Renishaw helixförmiger Scan-Vorgang, typischerweise mit einer Steigung von 0,1 mm und einer Scan-Geschwindigkeit von 500 mm/s, durchgeführt. Die in der Mess-Software Modus von Renishaw integrierte Analysefunktion für Ventilsitze und -führungen wertet die Scan-Daten aus und bietet Aufschluss über die folgende Eigenschaften: • Formfehler des Ventilsitzes • Rundheit des Sitzes in beliebig festgelegter Höhe • Ventilsitzbreite • Konzentrizität des Ventilsitzes zur Führungsbohrung • Durchmesser der Führungsbohrung • Geradheit der Führungsbohrung • Zylindrizität der Führungsbohrung • Rundheit der Führungsbohrung in beliebig festgelegter Höhe • Formfehler der Kegel ober- und unterhalb des Ventilsitzkegels Das Revo System bietet fünf verschiedene Tasterfamilien an, von der jede konstruiert wurde, um die Vorteile der 5-Achsen-Bewegung und der stufenlosen Positionierung zu maximieren. Die Messtaster können automatisch gewechselt werden und es sind Taster für taktiles Scannen, berührend schaltende Taster, Taster für Rauheitsmessungen sowie berührungslose optische Taster enthalten. Alle werden innerhalb eines gemeinsamen Koordinatenreferenzsystem verwendet und bieten die Wahl des optimalen Werkzeugs zur Messung mehrerer Merkmale auf einer einzigen Koordinatenmessgeräte-Plattform. Rauheitsmessungen ohne Umspannen Schon seit ein paar Jahren wird dank des 5-Achsen- Scannings geometrischer Merkmale Zeit eingespart. Neue Entwicklungen rechtfertigen jetzt den Einsatz von 5-Achsen Koordinatenmessgeräte-Technologien in der Fertigung von Antriebssträngen, einschließlich der erweiterten SFP2 Rauheits-Messsensoren für den neuesten Revo 2 Kopf. Der SFP2 ist ein gleitender Messtaster mit einem Diamanteinsatz und einem Radius von 2 μm. Der Auflagering wird mit einer geregelten Kraft von zirka 0,2 N gegen die Oberfläche gedrückt, während die Kraft der Tastereinsatzspitze 0,005 N beträgt. Jedes Modul verfügt über eine einzigartige Geometrie und ein Gelenkstück, durch das sich der Winkel zwischen dem SFH (Sur- Quality Engineering PLUS 02.2018 11