12.02.2019

Scharfe Schneide - Der Widerstand der Schneidekante und ihre Einsatzdauer sind entscheidend

Die Performance moderner Schneidwerkzeuge ist in den letzten Jahren enorm gestiegen. Um die daraus resultierenden Werkzeuganforderungen zu erfüllen, rückt die Schneidkantenarchitektur immer näher in den Fokus der Werkzeughersteller.

Um die Schneidkante für eine Produktionsanwendung zu optimieren, verwenden die Werkzeughersteller verschiedene Methoden der Kantenpräparation. Dennoch sind die Vorteile der erzeugten Schneidkantenarchitekturen nur mit reproduzierbaren Präparationsverfahren wirtschaftlich nutzbar. Dementsprechend ist eine präzise Prozess- und Qualitätsüberwachung bei der Werkzeugherstellung und Aufbereitung von zentraler Bedeutung. Während es in der Vergangenheit meist ausreichte, den mittleren Kantenradius zu bestimmen, erfordern moderne Architekturen die Überwachung verschiedener Eigenschaften wie die Schneidenmikrostruktur und ihre Form, die dreidimensionale Kantentopographie sowie der Schartigkeit.

Aufgrund der komplexen Messbedingungen durch unzugängliche und reflektierende Metalloberflächen sowie Messparameter im μm-Bereich stoßen Messsysteme oft an die Grenzen des physikalisch Machbaren.

In optischen Messsystemen werden physikalische Strahlungseffekte genutzt, um Messobjekte berührungslos zu erfassen. Damit entfällt in der Regel das Tastnadelproblem, das bei taktilen Messsystemen auftritt, und die Systeme sind ideal für prozessbegleitende oder qualitätssichernde Aufgaben im Werkzeugbau geeignet. Die Messgenauigkeit wird durch die physikalischen Reflexions- und Beugungseigenschaften der Werkzeugoberfläche beeinflusst. So weisen beispielsweise gestrahlte Oberflächen oft eine matte, gut erkennbare Topographie auf, während gebürstete oder beschichtete Oberflächen oft sehr stark reflektieren. Die Wahl des Messverfahrens hängt vor allem von der räumlichen Ausdehnung der zu überwachenden Werkzeugschneide ab, da sich die maximalen Messbereiche der einzelnen Verfahren stark unterscheiden.

Wichtige Parameter für die Charakterisierung der Schneidkante werden automatisch bestimmt, um reproduzierbare Ergebnisse ohne Bedienereinfluss zu erhalten. So kann beispielsweise eine repräsentative 2D-Kontur aus Profilen generiert und für die numerische Auswertung verwendet werden. Auf diese Weise können der mittlere Radius sowie eventuelle Mikrofasen und deren Mikroradien bestimmt werden. Der effektive Spanwinkel und die kritische Spanungstiefe im Radiusbereich können ebenfalls angegeben werden. Keil-, Spann- und Freiwinkel können in einer definierten Einspannsituation automatisch gemessen werden. Erst diese Parameter erlauben die Bestimmung des effektiven Spanwinkels, der die Schneidenbelastung, unter Berücksichtigung der räumlichen Werkzeugpositionierung während des Betriebs bestimmt. Darüber hinaus können Oberflächenqualität und Schartigkeit direkt als Rauheitswerte der entsprechenden Werkzeugbereiche evaluiert werden.

Mit dem MicroProf® von FRT lassen sich vielfältige Messaufgaben schnell, effizient und intuitiv durchführen. Als etabliertes Standardmessgerät in der modernen 3D-Oberflächenmesstechnik beeindruckt der MicroProf® seit vielen Jahren unsere Kunden zum Beispiel in der Halbleiter-, Medizin– und Automobilindustrie.

Aufgrund des von uns verfolgten Multi-Sensor Konzeptes können die 3D-Oberflächenmessgeräte der bewährten MicroProf® Serie, sowohl mit Punkt- und Flächensensoren zur Topographiemessung, als auch mit Schichtdickesensoren, ausgestattet werden. Dadurch bietet sich die Möglichkeit mit unterschiedlichen Sensoren eine Messaufgabe zu lösen, indem jeder Sensor eine Messung durchführt und die verschiedenen Ergebnisse kombiniert werden.

Je nach Ihren Anforderungen ermöglicht Ihnen der MicroProf® eine schnelle Übersichtsmessung über die gesamte Probe, sowie hoch aufgelöste Detailmessungen. Es können Profillinien in beliebiger Richtung durch die Oberfläche gelegt werden. Zusätzlich werden im 3D-Modus auch die Kontur oder die vollständige Topographie von Bauteilen bestimmt. Ebenso können Rauheit, Welligkeit, Ebenheit oder auch Schichtdicke dreidimensional quantitativ ausgewertet werden. Weitere Vorteile unserer optischen Messgeräte sind kurze Messzeiten und die benutzerfreundliche Bedienung, wodurch eine Werkerselbstkontrolle ermöglicht wird.

Unabdingbar ist die Vergleichbarkeit aller in Betracht gezogenen Messungen. Dies gilt für einfache Profile ebenso wie für komplette dreidimensionale Oberflächenbereiche. Die in den DIN/ISO-Vorschriften festgeschriebenen Formeln und Prozesse zur Profilmessung werden sinngemäß auf die Fläche übertragen. Natürlich sind auch die entsprechenden Filterfunktionen berücksichtigt. Der Clou ist dabei eine Filterroutine zur Berechnung der entsprechenden Rauheitswerte für die Verwendung einer Tastspitze mit ausgewählter Geometrie, da die optischen Daten in der Regel eine deutlich höhere Auflösung als taktile Daten liefern und somit nicht direkt mit diesen vergleichbar sind. Mit der Simulation einer Tastspitze werden dann zusätzlich zu den besser aufgelösten Daten für die eigene Produktion auch die Vergleichswerte für Zulieferer oder Kunden bereitgestellt.

Behalten Sie Flexibilität für Ihre zukünftigen Messungen und rüsten Sie Sensoren bei Bedarf einfach und schnell nach, sparen Sie Platz, Zeit und (nicht zuletzt) ​​Kosten.

Das universelle MicroProf® Oberflächenmessgerät ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Abhängig von der Größe der zu messenden Proben können Sie das System auswählen, das den entsprechenden Probenhalter und den Verfahrbereich zur Verfügung stellt. Neben dem MicroProf® 100 Tischgerät gibt es zwei größere Modelle, MicroProf® 200 und MicroProf® 300, die Standalone-Systeme sind. Von der manuellen Messung und Auswertung bis hin zur vollautomatischen Durchführung von Probenhandling, Messung und Auswertung können Sie den Automatisierungsgrad selbst bestimmen, indem Sie die entsprechenden Software- und Hardwarekomponenten auswählen.

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