DE102009004981B4 - A method of determining erosion on a surface of a workpiece as a result of applying groove structures by an ECM method - Google Patents

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Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung der Erosion auf einer Oberfläche eines Werkstückes in Folge des Aufbringens von Rillenstrukturen mittels eines ECM Verfahrens umfasst die Schritte: Abtastung der Oberfläche entlang einer Messstrecke, wobei mindestens zwei benachbarte Rillenstrukturen durch die Abtastung erfasst werden, Erfassen eines Tiefenprofils der Oberfläche bestehend aus einer Vielzahl von entlang der Messstrecke aufgenommenen Messwerten, Ausrichten der Messwerte in Bezug auf eine Bezugslinie, Identifizieren und Selektieren von Bereichen des Tiefenprofils zwischen den Rillenstrukturen, Ermitteln eines entlang der Messstrecke zu erwartenden theoretischen Tiefenprofils durch mathematische Approximation, Ermitteln der erwarteten theoretischen Erosionsfunktion durch Überlagerung theoretischer Tiefenprofile, Anpassen der erwarteten theoretischen Erosionsfunktion an die selektierten Messdaten zwischen den Rillenstrukturen durch einen mathematischen Algorithmus, und Ermitteln der maximalen Erosion aus dem Ergebnis der Anpassung.The inventive method for determining the erosion on a surface of a workpiece as a result of applying groove structures by means of an ECM method comprises the steps of: scanning the surface along a measurement path, wherein at least two adjacent groove structures are detected by the scan, detecting a depth profile of the surface from a multiplicity of measured values recorded along the measuring path, alignment of the measured values with respect to a reference line, identification and selection of regions of the depth profile between the groove structures, determination of a theoretical depth profile to be expected along the measuring path by mathematical approximation, determination of the expected theoretical erosion function by superimposition theoretical depth profiles, fitting the expected theoretical erosion function to the selected measurement data between the groove structures through a mathematical algorithm, and Er averaging the maximum erosion from the result of the adaptation.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Erosion auf einer Oberfläche eines Werkstückes in Folge des Aufbringens von vorzugsweise mikrofeinen Rillenstrukturen mittels eines ECM Verfahrens. Insbesondere ist ein Verfahren zur Ermittlung der Erosion bei Lagerflächen eines fluiddynamischen Lagers beschrieben.The The invention relates to a method for determining erosion a surface a workpiece in Result of applying preferably microfine groove structures by means of an ECM procedure. In particular, a method for Determination of erosion in bearing surfaces of a fluid dynamic Camp described.

Stand der TechnikState of the art

Fluiddynamische Lager umfassen in der Regel mindestens zwei relativ zueinander drehbare Lagerbauteile, die zwischen einander zugeordneten Lagerflächen einen mit einem Lagerfluid, z. B. Luft oder Lageröl, gefüllten Lagerspalt ausbilden. In bekannter Weise sind den Lagerflächen zugeordnete und auf das Lagerfluid wirkende Lagerrillen vorgesehen. In fluiddynamischen Lagern werden die Lagerrillen meist in Form von Vertiefungen üblicherweise auf einzelne oder beide Lagerflächen aufgebracht. Diese auf entsprechenden Lagerflächen der Lagerpartner angeordneten Lagerrillen dienen als Pumpstrukturen, die bei relativer Drehung der Lagerbauteile innerhalb des Lagerspalts einen hydrodynamischen Druck erzeugen. Bei Radiallagern werden beispielsweise parabelförmige, sinusförmige oder fischgrätartige Lagerrillen verwendet, die senkrecht zur Rotationsachse der Lagerbauteile über den Umfang von mindestens einem Lagerbauteil verteilt angeordnet sind. Bei Axiallagern werden spiralförmige oder entlang einer Kreislinie angeordnete fischgrätenartige (herringbone) Lagerrillen verwendet.fluid Dynamic Bearings typically include at least two rotatable relative to each other Bearing components, the bearing surfaces associated with one another with a bearing fluid, for. B. air or bearing oil, filled bearing gap form. In a known manner the storage areas are assigned and on the Bearing fluid acting bearing grooves provided. In fluid dynamic Store the bearing grooves usually in the form of depressions usually on single or both storage areas applied. These are arranged on corresponding bearing surfaces of the bearing partners Bearing grooves serve as pumping structures, with relative rotation the bearing components within the bearing gap a hydrodynamic Create pressure. For radial bearings, for example, parabolic, sinusoidal or herringbone Used bearing grooves perpendicular to the axis of rotation of the bearing components on the Scope of at least one bearing component are distributed. Axial bearings become spiral-shaped or herringbone species arranged along a circular line (herringbone) bearing grooves used.

Die Lagerrillen werden in der Regel durch elektrochemische Bearbeitung (ECM: Electro Chemical Machining) auf die Lagerflächen aufgebracht. ECM ist ein abtragendes Fertigungsverfahren für elektrisch leitfähige Werkstücke. Bei ECM kann es in Abhängigkeit von der Anzahl und dem Abstand der Lagerrillen zur so genannten Erosion auf den nicht mit Lagerrillen besetzten Bereichen (sogenannter „Land”-Bereich) kommen; das heißt zwei benachbarte Lagerrillen gehen im „Land”-Bereich ineinander über, wobei sich zwischen den Kanten der Lagerrillen ein unerwünschter Materialabtrag einstellt. Dadurch wird die eigentlich unstrukturierte „Land”-Oberfläche durch das ECM-Verfahren ebenfalls partiell abgetragen. Dieser Effekt der Erosion kann die Lagereigenschaften verschlechtern.The Bearing grooves are usually made by electrochemical machining (ECM: Electro Chemical Machining) applied to the bearing surfaces. ECM is an abrasive manufacturing process for electrically conductive workpieces. at ECM can depend on it from the number and the distance of the bearing grooves to the so-called Erosion on areas not covered by bearing grooves (so-called "land" area) come; this means two adjacent bearing grooves merge into each other in the "land" area, where between the edges of the bearing grooves an undesirable Material removal stops. This is the actually unstructured "land" surface through The ECM method also partially removed. This effect of Erosion can worsen the storage properties.

Ferner ist eine unzulässig große oder ungleichmäßige Erosion auch ein Zeichen für einen Verschleiß am ECM-Werkzeug oder für fehlerhafte Prozessparameter wie z. B. Elektrolytkonzentration, Dauer und/oder Betrag der Spannungspulse oder Ausrichtung der ECM-Elektrode.Further is an inadmissible size or uneven erosion also a sign for a wear on ECM tool or for erroneous process parameters such. B. electrolyte concentration, Duration and / or magnitude of voltage pulses or orientation of the ECM electrode.

Daher soll die Erosion in der ECM Fertigung stichprobenartig bestimmt werden, um fehlerhafte ECM Elektroden zu erkennen bzw. Abnutzung frühzeitig zu quantifizieren. Außerdem muss festgestellt werden, ob die vorgegebene Spezifikationen bezüglich der maximalen Erosion eingehalten werden.Therefore The aim is to randomly determine erosion in ECM production to detect faulty ECM electrodes or wear early to quantify. Furthermore It has to be determined if the given specifications regarding the maximum erosion are maintained.

Die Qualitätsspezifikationen für moderne fluiddynamische Lager erfordern eine maximale Erosion, die so klein ist (< 0.45 μm), dass sie nur sehr schwer von der Rauhigkeit der Lageroberflächen und vom Rauschen der Messung zu unterscheiden ist. Herkömmliche Auswerteverfahren, wie sie z. B. in der Patentanmeldung US 2004/0025577 A1 beschrieben sind, stützen sich teilweise auf subjektive Benutzereingaben und liefern daher nicht die benötigte Genauigkeit und insbesondere keine reproduzierbaren Ergebnisse. Dort wird die Lageroberfläche entlang einer Messstrecke mechanisch abgetastet und das Tiefenprofil der Lageroberfläche erfasst. Durch Ausrichten der Messwerte an einer Bezugslinie und Identifikation und Selektion der Bereiche der Rillenstrukturen können Rückschlüsse auf die Erosion gezogen werden.The quality specifications for modern Fluid dynamic bearings require maximum erosion that is so small is (<0.45 μm) that They are very difficult from the roughness of the bearing surfaces and is to be distinguished from the noise of the measurement. conventional Evaluation methods, such as In patent application US 2004/0025577 A1 support partly based on subjective user input and therefore do not deliver the needed Accuracy and in particular no reproducible results. There is the bearing surface mechanically scanned along a measuring section and the depth profile the bearing surface detected. By aligning the measurements with a reference line and Identification and selection of the areas of the groove structures can draw conclusions the erosion will be pulled.

US 6 782 338 B2 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung der Rillenstruktur auf einer Oberfläche eines Werkstücks, wobei die Oberfläche entlang einer Messstrecke abgetastet wird und mindestens zwei benachbarte Rillenstrukturen durch die Abtastung erfasst werden. Aus einer Vielzahl von entlang der Messstrecke aufgenommenen Messwerten kann ein Tiefenprofil der Oberfläche erfasst werden, wobei die Messwerte des Tiefenprofils in Bezug auf eine Bezugslinie ausgerichtet werden. Es erfolgt ein Identifizieren und Selektieren von Bereichen des Tiefenprofils zwischen den Rillenstrukturen und eine Charakterisierung der Rillenstruktur. US Pat. No. 6,782,338 B2 discloses a method for determining the groove structure on a surface of a workpiece, wherein the surface is scanned along a measurement path and at least two adjacent groove structures are detected by the scan. From a plurality of measured values taken along the measuring path, a depth profile of the surface can be detected, wherein the measured values of the depth profile are aligned with respect to a reference line. Identification and selection of regions of the depth profile between the groove structures and characterization of the groove structure are performed.

DE 10 2007 007 459 A1 offenbart ein Verfahren zur Vermessung einer Bohrung in einer Lagerbuchse und einer zugehörigen Welle eines fluiddynamischen Lagers. Die Lagerbuchse und die Welle sind mit entsprechenden Lagerrillenstrukturen zur Erzeugung eines fluiddynamischen Druckes innerhalb des Lagerspalts versehen, wobei die Welle mit einer definierten Drehzahl relativ zur Lagerbuchse in einem Fluid definierter Viskosität derart rotiert wird, dass sich ein fluiddynamischer Effekt im Lager einstellt. Es wird ein auf die Lagerbuchse wirkendes Drehmoment und auch ein durch den fluiddynamischen Effekt erzeugter Druck im Lagerspalt gemessen, woraus sich die Breite des Lagerspalts und Fehler in der Lagerrillenstrukturen ermitteln lassen. DE 10 2007 007 459 A1 discloses a method of measuring a bore in a bushing and associated fluid dynamic bearing shaft. The bearing bush and the shaft are provided with corresponding bearing groove structures for generating a fluid dynamic pressure within the bearing gap, wherein the shaft defined at a defined speed relative to the bearing bush in a fluid Visko sity is rotated so that sets a fluid dynamic effect in the camp. A torque acting on the bearing bush and also a pressure generated in the bearing gap by the fluid-dynamic effect are measured, from which the width of the bearing gap and errors in the bearing groove structures can be determined.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Ermittlung der Erosion anzugeben, das automatisiert und ohne subjektive Benutzereingaben durchführbar ist und reproduzierbare Ergebnisse mit der benötigten Genauigkeit liefert.It The object of the invention is a method for determining the Specify erosion that is automated and without subjective user input feasible is and delivers reproducible results with the required accuracy.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 solved.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.preferred Embodiments of the invention and further advantageous features are indicated in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung der Erosion auf einer Oberfläche eines Werkstückes in Folge des Aufbringens von Rillenstrukturen mittels eines ECM Verfahrens umfasst die Schritte:
Abtastung der Oberfläche entlang einer Messstrecke, wobei mindestens zwei benachbarte Rillenstrukturen durch die Abtastung erfasst werden,
Erfassen eines Tiefenprofils der Oberfläche bestehend aus einer Vielzahl von entlang der Messstrecke aufgenommenen Messwerten,
Ausrichten der Messwerte in Bezug auf eine Bezugslinie,
Identifizieren und Selektieren von Bereichen des Tiefenprofils zwischen den Rillenstrukturen,
Ermitteln eines entlang der Messstrecke zu erwartenden theoretischen Tiefenprofils durch mathematische Approximation,
Ermitteln der erwarteten theoretischen Erosionsfunktion durch Überlagerung theoretischer Tiefenprofile,
Anpassen der erwarteten theoretischen Erosionsfunktion an die selektierten Messdaten zwischen den Rillenstrukturen durch einen mathematischen Algorithmus,
Ermitteln der maximalen Erosion aus dem Ergebnis der Anpassung.
The method according to the invention for determining the erosion on a surface of a workpiece as a result of the application of groove structures by means of an ECM method comprises the steps:
Scanning the surface along a measuring path, wherein at least two adjacent groove structures are detected by the scanning,
Detecting a depth profile of the surface consisting of a plurality of measured values taken along the measuring path,
Aligning the measurements with respect to a reference line,
Identifying and selecting areas of the depth profile between the groove structures,
Determining a theoretical depth profile to be expected along the measurement path by mathematical approximation,
Determining the expected theoretical erosion function by overlaying theoretical depth profiles,
Fitting the expected theoretical erosion function to the selected measurement data between the groove structures by a mathematical algorithm,
Determine the maximum erosion from the result of the adaptation.

Das Verfahren ermöglicht eine vollkommen automatisierte Ermittlung der Erosion und liefert daher zuverlässige und miteinander vergleichbare Ergebnisse.The Procedure allows a completely automated determination of erosion and supplies therefore reliable and comparable results.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird zur Abtastung der Oberfläche ein mechanisches Abtastverfahren verwendet. Es kann aber auch ein optisches oder ein anderes Abtastverfahren verwendet werden, das die benötigte Genauigkeit bei der Abtastung liefert.In A preferred embodiment of the invention is for scanning the surface a mechanical scanning method used. It can also be one optical or another scanning method can be used the needed Accuracy in the sampling provides.

Das gemessene Tiefenprofil besteht aus einer Vielzahl von Messwerten, wobei ein Vorschubschritt entlang der Messstrecke jeweils eine x-Koordinate und ein zugeordneter Tiefenmesswert eine y-Koordinate eines Messwerts angeben.The measured depth profile consists of a large number of measured values, wherein a feed step along the measurement path in each case an x-coordinate and an associated depth measurement, a y-coordinate of a measurement specify.

Erfindungsgemäß wird das Ausrichten der Messwerte an einer Bezugslinie mit Hilfe des Verfahrens der kleinsten Fehlerquadrate durchgeführt.According to the invention Aligning readings to a reference line using the method of smallest error squares performed.

Das Identifizieren und Selektieren von Bereichen des Tiefenprofils zwischen den Rillenstrukturen (im „Land”-Bereich) wird vorzugsweise mit Hilfe einer Mittelwertbildung durchgeführt.The Identify and select areas of the depth profile between the groove structures (in the "land" area) is preferably carried out by means of averaging.

Das theoretische Tiefenprofil wird durch Approximation der Rillenstrukturen durch eine oder mehrere mathematische Gleichungen vorgegeben.The theoretical depth profile is achieved by approximating the groove structures predetermined by one or more mathematical equations.

Durch die mathematische Überlagerung zweier Tiefenprofile abhängig vom Abstand benachbarter Rillenstrukturen wird die erwartete Erosionsfunktion im Bereich zwischen den benachbarten Rillenstrukturen bestimmt.By the mathematical overlay dependent on two depth profiles the distance between adjacent groove structures becomes the expected erosion function determined in the region between the adjacent groove structures.

Durch Anpassung der Erosionsfunktion an die vorher identifizierten Messdaten zwischen den Rillenstrukturen (im „Land-Bereich”) durch einen mathematischen Algorithmus wird die maximale Erosion bestimmt.By Adaptation of the erosion function to the previously identified measurement data between the groove structures (in the "land area") a mathematical algorithm determines the maximum erosion.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the drawings and the following description of a preferred embodiment.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt einen Schnitt durch ein fluiddynamisches Lager, bei dem die Radiallagerbereiche vermessen werden, 1 shows a section through a fluid dynamic bearing, in which the radial bearing areas are measured,

2 zeigt ein Diagramm eines gemessenen Tiefenprofils, 2 shows a diagram of a measured depth profile,

3 zeigt schematisch die Ausrichtung der Messdaten des Tiefenprofils an einer Bezugslinie (z. B. x-Achse) 3 schematically shows the alignment of the measurement data of the depth profile on a reference line (eg x-axis)

4 zeigt schematisch einen ersten Schritt bei der Identifizierung von Messdaten in den Land-Bereichen des Tiefenprofils, 4 schematically shows a first step in the identification of measurement data in the land areas of the depth profile,

5 zeigt schematisch einen weiteren Schritt bei der Identifizierung von Messdaten in den Land-Bereichen des Tiefenprofils, 5 schematically shows a further step in the identification of measurement data in the land areas of the depth profile,

6 zeigt schematisch einen weiteren Schritt bei der Identifizierung von Messdaten in einem ausgewählten Land-Bereich des Tiefenprofils, 6 schematically shows a further step in the identification of measurement data in a selected land area of the depth profile,

7 zeigt schematisch ein Diagramm der identifizierten Messdaten in den Land-Bereichen des Tiefenprofils, 7 schematically shows a diagram of the identified measurement data in the land areas of the depth profile,

8 zeigt schematisch einen Schnitt durch die Lagerbuchse und die Lager der Lagerrillenstrukturen, 8th shows schematically a section through the bearing bush and the bearings of the bearing groove structures,

9 zeigt schematisch die Ermittlung des Apex der Rillenstrukturen, 9 shows schematically the determination of the apex of the groove structures,

10 zeigt ein Diagramm des Querschnitts einer gemessenen Lagerrille im Vergleich zu einem Querschnitt einer idealisierten Lagerrille; 10 shows a diagram of the cross section of a measured bearing groove compared to a cross section of an idealized bearing groove;

11 zeigt schematisch ein Diagramm der Höhenkontur von zwei benachbarten Lagerrillen mit starker Überlappung; 11 schematically shows a diagram of the height contour of two adjacent bearing grooves with strong overlap;

12 zeigt schematisch ein Diagramm der identifizierten Land-Bereiche des Tiefenprofils, die berechnete Erosionskurve und die Lage (Steigungsgerades) der Erosionskurve in Bezug auf die X-Achse. 12 schematically shows a diagram of the identified land areas of the depth profile, the calculated erosion curve and the position (slope straight line) of the erosion curve with respect to the X-axis.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der ErfindungDescription of a preferred embodiment the invention

1 zeigt schematisch die Oberfläche einer Bohrung einer Lagerbuchse eines fluiddynamischen Lagers mit einer in einer Lagerbuchse 12 frei drehbar angeordnete Welle 10. Jeweils eine der einander zugewandten Oberflächen von Welle 10 oder Lagerbuchse 12, im dargestellten Fall ist es die Oberfläche der Lagerbuchse 12, weist zylindrische Zonen mit eingearbeiteten Lagerrillen 14a und 14b auf, welche Teil von jeweils einem Radiallager sind. Die Radiallager sind durch einen Separatorbereich 15 voneinander getrennt. Pro Radiallager sind mehrere Lagerrillen 14a bzw. 14b über den Umfang der Lagerbuchse 12 verteilt angeordnet. Die Lagerrillen 14a und 14b sind beispielsweise sinusförmig oder parabelförmig ausgebildet. Die Lagerbuchse 12 ist an ihrer unteren Stirnseite mit einer ringförmigen Aussparung zur Aufnahme einer Druckplatte 16 versehen. Ebenso wie die Welle 10 in der Lagerbuchse 12, rotiert die mit der Welle 10 fest verbundene Druckplatte 16 in der Aussparung. Die untere Öffnung der Lagerbuchse 12 ist durch eine Abdeckplatte 18 hermetisch verschlossen. In den Lagerspalt 20, der die sich gegenüberliegenden Oberflächen der Welle 10, der Druckplatte 16 und der Lagerbuchse 12 voneinander trennt, ist ein Schmiermittel, wie z. B. Öl, eingebracht. Durch die beschriebenen Lagerrillen 14a und 14b kommt es bei Drehung der Welle 10 zu einer Pumpwirkung auf das Schmiermittel, was sowohl zu einem Druckaufbau als auch zu einer Verteilung des Schmiermittels im Lagerspalt 20 führt. Die Lagerrillen 14a und 14b können in sich symmetrisch oder unsymmetrisch ausgebildet sein, so dass sich beispielsweise eine Pumpwirkung in eine definierte Richtung erzeugen lässt. Im dargestellten Beispiel ist das obere Radiallager 14a unsymmetrisch ausgebildet, indem die oberen, der Lageröffnung benachbarten Lagerrillen länger ausgebildet sind als die unteren Lagerrillen des oberen Radiallagers, wodurch sich eine in das Lagerinnere gerichtete Pumpwirkung auf das Lagerfluid und somit eine Druckerhöhung innerhalb des Lagers ergibt. Ferner befindet sich ein Axiallager 22 zwischen der Druckplatte 16 sowie der Lagerbuchse 12. Auch zwischen der Druckplatte 16 und der Abdeckplatte 18 kann sich ein weiteres Axiallager befinden. 1 schematically shows the surface of a bore of a bearing bush of a fluid dynamic bearing with one in a bearing bush 12 freely rotatable shaft 10 , In each case one of the mutually facing surfaces of shaft 10 or bearing bush 12 in the case shown, it is the surface of the bearing bush 12 , has cylindrical zones with incorporated bearing grooves 14a and 14b on which part of each are a radial bearing. The radial bearings are through a separator area 15 separated from each other. There are several bearing grooves per radial bearing 14a respectively. 14b over the circumference of the bearing bush 12 arranged distributed. The bearing grooves 14a and 14b are formed, for example, sinusoidal or parabolic. The bearing bush 12 is at its lower end face with an annular recess for receiving a pressure plate 16 Mistake. As well as the wave 10 in the bearing bush 12 , which rotates with the shaft 10 firmly connected pressure plate 16 in the recess. The lower opening of the bearing bush 12 is through a cover plate 18 hermetically sealed. In the storage gap 20 , which is the opposite surfaces of the shaft 10 , the printing plate 16 and the bearing bush 12 separates from each other, is a lubricant such. As oil introduced. Through the described bearing grooves 14a and 14b it comes with rotation of the shaft 10 to a pumping action on the lubricant, resulting in both pressure buildup and distribution of the lubricant in the bearing gap 20 leads. The bearing grooves 14a and 14b can be symmetrical or asymmetrical in itself, so that, for example, a pumping action can be generated in a defined direction. In the example shown, the upper radial bearing 14a formed asymmetrically by the upper, the bearing opening adjacent bearing grooves are formed longer than the lower bearing grooves of the upper radial bearing, resulting in a directed into the bearing interior pumping action on the bearing fluid and thus an increase in pressure within the bearing. Furthermore, there is a thrust bearing 22 between the pressure plate 16 and the bearing bush 12 , Also between the pressure plate 16 and the cover plate 18 there may be another thrust bearing.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft zur Vermessung der Erosion auf den Lagerflächen des fluiddynamischen Lagers eingesetzt werden. Hierbei werden vorzugsweise die zylindrischen Lagerflächen der Welle 10 und/oder der Lagerbuchse 12 vermessen.The method according to the invention can be advantageous for measuring the erosion on the bearing surfaces the fluid dynamic bearing can be used. In this case, preferably, the cylindrical bearing surfaces of the shaft 10 and / or the bearing bush 12 measured.

Die Messung des Tiefenprofils der Lagerfläche erfolgt vorzugsweise mittels mechanischer Oberflächenabtastung mit einem Taster. Hier können beispielsweise im Handel erhältliche Systeme eingesetzt werden. Es werden vorzugsweise drei Messreihen jeweils entlang einer geraden Messstrecke 24 in Richtung der Lagerbohrung bzw. der Rotationsachse der Welle 12 durchgeführt. Die drei Messstrecken 24 sind beispielsweise jeweils 120° zueinander versetzt.The measurement of the depth profile of the bearing surface is preferably carried out by means of mechanical surface scanning with a button. Here, for example, commercially available systems can be used. There are preferably three measurement series each along a straight measurement path 24 in the direction of the bearing bore or the axis of rotation of the shaft 12 carried out. The three measuring sections 24 For example, each offset 120 ° to each other.

Die Schwierigkeit ist es, die Erosion von anderen Oberflächendefekten, wie Rauhigkeit und Bearbeitungsdefekten, die nicht durch ECM hervorgerufen werden, zu unterscheiden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine automatisierte Auswertung der Messdaten, unabhängig von der willkürlichen Wahl von Eckpunkten durch einen Benutzer.The Difficulty is the erosion of other surface defects, such as roughness and machining defects not caused by ECM to be distinguished. The inventive method allows a automated evaluation of measurement data, regardless of the arbitrary Choice of vertices by a user.

Als Vorgabe wird eine bestimmte Größe dieser Oberflächendefekte der zu vermessenden Lagerfläche angenommen. Beispielsweise werden Oberflächendefekte von maximal etwa 0.8 bis 1,5 μm (Peak-to-Peak) angenommen. Der angenommene Betrag der Oberflächendefekte wird nachfolgend als Offsetwert verwendet.When Default will be a certain size of this surface defects assumed the bearing surface to be measured. For example, surface defects become from a maximum of about 0.8 to 1.5 microns (Peak-to-peak) assumed. The assumed amount of surface defects will be used as the offset value below.

Wie aus 2 ersichtlich ist, erhält man ein Tiefenprofil 26 in Form einer Messdatenreihe, die in einem x-y-Diagramm dargestellt werden kann. Der Vorschub entlang der Messstrecke definiert die x-Richtung und der Tiefenmesswert die y-Richtung. Je größer die Tiefe, desto größer der y-Wert. Man erkennt links und rechts die Lagerbereiche mit Spitzenwerten, die den einzelnen Lagerrillen 14a, 14b entsprechen, und dazwischen liegende flache Bereiche, die den „Land” Flächen 14c entsprechen. Zwischen den Lagerbereichen 14a, 14b befindet sich ein tieferer Separatorbereich 15, der die Lagerbereiche voneinander trennt.How out 2 can be seen, you get a depth profile 26 in the form of a measurement data series that can be displayed in an xy diagram. The feed along the measuring section defines the x-direction and the depth measurement defines the y-direction. The greater the depth, the greater the y-value. You can see left and right the storage areas with peak values, the individual bearing grooves 14a . 14b correspond, and intermediate flat areas, which are the "land" areas 14c correspond. Between the storage areas 14a . 14b there is a deeper separator area 15 that separates the storage areas from each other.

Schritt 1: Ausrichtung der Messdatenstep 1: Alignment of the measured data

In der Regel stimmt die x-Achse der Messdaten nicht mit einer angenommenen achsparallelen Grundlinie der Lagerbuchse 10 überein. Um die weitere Auswertung zu erleichtern, wird die Grundlinie bestimmt und das Koordinatensystem entsprechend angepasst. Dazu werden folgende Schritte durchgeführt.As a rule, the x-axis of the measured data does not agree with an assumed axis-parallel baseline of the bearing bush 10 match. To facilitate further evaluation, the baseline is determined and the coordinate system adjusted accordingly. For this purpose, the following steps are performed.

Wie es in 3 dargestellt ist, werden die Messdaten jedes Tiefenprofils 26 durch eine Gerade 28a approximiert. Hierfür wird beispielsweise das Verfahren der kleinsten Fehlerquadrate (least-square-fit) verwendet.As it is in 3 is shown, the measurement data of each depth profile 26 through a straight line 28a approximated. For this example, the method of least squares (least-square-fit) is used.

In einem nächsten Schritt werden alle Messpunkte, die oberhalb dieser Geraden 28a + Offsetwert (z. B. ~1,5 μm) liegen, von der weiteren Betrachtung ausgenommen.In a next step, all measurement points that are above this line 28a + Offset value (eg ~ 1.5 μm) are excluded from further consideration.

Die verbleibenden Messdaten werden nun wieder durch eine Gerade 28b approximiert und alle Messpunkte von der weiteren Betrachtung ausgenommen, die oberhalb dieser Geraden 28b + Offsetwert liegen.The remaining measurement data are now again by a straight line 28b approximated and all measuring points excluded from further consideration, those above this line 28b + Offset value lie.

Dieses Verfahren wird wiederholt bis sich an den Ergebniswerten nichts mehr ändert oder eine vorgegebene maximale Anzahl von Iterationen erreicht ist. Der Offsetwert ist nötig, da man sonst die Oberflächendefekte unberücksichtigt lassen und wichtige Information im Land-Bereich verlieren würde.This Procedure is repeated until the results are nothing more changes or a predetermined maximum number of iterations is reached. The offset value is necessary because otherwise the surface defects unconsidered and lose important information in the land area.

Als Endergebnis kann man eine Ausgleichsgerade 28c bestimmen, welche eine genauere Bezugslinie darstellt. Beim Ausrichten der Messdaten wird die Ausgleichsgerade 28c auf die X-Achse des Koordinatensystems verschoben und die umliegenden Datenpunkte dementsprechend angepasst. Folgende Formel beschreibt dies mathematisch: yi' = yi – (xi·a1 + a2)

yi:
radiale Messwerte (Tiefenwerte)
yi':
radiale Messwerte (Tiefenwerte) nach Angleichung
xi:
axiale Messwerte (Vorschub)
a1, a2:
Koeffizienten der Ausgleichsgerade
The end result is a balance straight 28c determine which is a more accurate reference line. When aligning the measurement data is the best-fit line 28c shifted to the X-axis of the coordinate system and adjusted the surrounding data points accordingly. The following formula describes this mathematically: yi '= yi - (xi · a1 + a2)
yi:
Radial measurements (depth values)
yi ':
radial measured values (depth values) after approximation
xi:
axial measured values (feed)
a1, a2:
Coefficients of the balancing line

Schritt 2: Identifizierung der Land-Bereiche zwischen den Grooves. Nur dort kann Erosion auftreten.step 2: Identification of the land areas between the grooves. Only there Erosion can occur.

Wie in 4 dargestellt ist, wird zunächst eine Gerade 30 mit einem groben, die Oberflächendefekte widerspiegelnden Offset (z. B. ~1,5 μm) parallel zur x-Achse definiert. Alle Messdaten oberhalb der Geraden 30 werden abgeschnitten.As in 4 is shown, first a straight line 30 with a coarse, the surface defects reflecting offset (eg, ~ 1.5 μm) defined parallel to the x-axis. All measured data above the line 30 are cut off.

In 5 sind die verbleibenden Messwerte dargestellt. Die Messwerte sind nun in voneinander getrennte Abschnitte unterteilt, die sowohl die gesuchten Land-Bereiche 14c als auch noch Überreste („Hälse”) der einzelnen Lagerrillen 14a, 14b enthalten. Jeder Abschnitt, beispielsweise der Abschnitt gemäß 6 (entspricht dem umrandeten Bereich in 5), wird nun getrennt betrachtet.In 5 the remaining measured values are shown. The measured values are now divided into separate sections that cover both the sought-after land areas 14c as well as remnants ("necks") of the individual bearing grooves 14a . 14b contain. Each section, for example the section according to 6 (corresponds to the outlined area in 5 ), is now considered separately.

Es werden nun die „Hälse” der Lagerrillen entfernt.It now become the "necks" of the bearing grooves away.

Dazu wird der Mittelwert

Figure 00110001
aller Messwerte eines Abschnitts gebildet, daraus wird eine Gerade y = p (32) parallel zur x-Achse definiert und mit einem weiteren, feineren, vordefinierten Offset beaufschlagt, dessen Betrag im Bereich der Oberflächenrauhigkeit liegt und beispielsweise 0.3 μm betragen kann. Somit wird sichergestellt, dass die Oberflächenrauhigkeit weiterhin in den Daten enthalten ist und keine Information verloren geht.This is the mean
Figure 00110001
of all measured values of a section, it becomes a straight line y = p ( 32 ) defined parallel to the x-axis and applied to a further, finer, predefined offset whose amount is in the range of surface roughness and may be, for example, 0.3 microns. This ensures that the surface roughness is still contained in the data and no information is lost.

Alle Messpunkte oberhalb dieser Geraden + Offset (y > p + Offset) werden für die folgenden Iterationen nicht mehr berücksichtigt. Analog zum Verfahrensschritt: Ausrichtung der Messdaten werden mehrere Iterationen durchgeführt, in denen der Mittelwert der übrigen Messdaten gebildet wird und anschließend alle Messdaten die oberhalb des Mittelwerts + Offset liegen abgeschnitten werden, bis sich am Ergebnis der Mittelwertbildung nichts mehr ändert oder eine vorgegebene maximale Zahl von Iterationen erreicht ist.All measuring points above this line + offset (y> p + Offset) are no longer considered for the following iterations. Analogous to the method step: Alignment of the measurement data, several iterations are performed in which the average of the other measurement data is formed and then all measurement data above the mean + offset are cut off until the result of averaging nothing changes or a predetermined maximum number of Iterations is reached.

Steht die Gerade 32 fest, werden an beiden Rändern des ursprünglich betrachteten Abschnitts von außen her alle Messdaten eliminiert, die oberhalb dieser Geraden liegen, und zwar solange, bis die Gerade zum ersten Mal unterschritten wird. Damit werden effektiv die „Hälse” der Lagerrillen eliminiert, ohne Informationen aus den Land-Bereichen zu verlieren:
Was nun noch an gültigen Messdaten übrig ist, wird als tatsächlicher Land-Bereich 14c interpretiert. Diese verbleibenden Land-Bereiche 14c sind in 7 dargestellt. Ein wesentlicher Aspekt und Vorteil der Erfindung ist, dass das Ergebnis dieses Algorithmus in erster Linie von den vorher gewählten Offset-Werten abhängig ist und nicht von einer willkürlichen Wahl von Start und Endpunkten durch einen Benutzer wie z. B. bei US 2004/0025577 A1 .
Is the straight line 32 fixed, all measured data, which lie above these straight lines, are eliminated on both edges of the originally considered section from the outside, and that until such time as the straight line is undershot for the first time. This effectively eliminates the "necks" of the bearing grooves without losing information from the land areas:
What is left of valid measurement data is considered the actual land area 14c interpreted. These remaining land areas 14c are in 7 shown. An essential aspect and advantage of the invention is that the result of this algorithm depends primarily on the previously selected offset values and not on an arbitrary choice of start and end points by a user, such as e.g. B. at US 2004/0025577 A1 ,

Die Werte für die verschiedenen Offsetwerte werden für jeden Lagertyp anhand von Erfahrungswerten bestimmt.The Values for the different offset values are calculated for each storage type by Experiences determined.

Schritt 3: Anpassen der Daten der Tiefenprofile an die theoretischen Positionen der Lagerrillenstep 3: Adapt the data of the depth profiles to the theoretical positions the bearing grooves

Um die Erosion richtig berechnen zu können müssen die Messdaten nun skaliert und mit den theoretischen Positionen der Lagerrillen zur Deckung gebracht werden. Dazu ist es nötig, die Randbereiche der Lagerbereiche aufzufinden, und den jeweiligen Apex der Lagerbereiche zu identifizieren.Around To correctly calculate the erosion, the measured data must now be scaled and with the theoretical positions of the bearing grooves to cover to be brought. For this it is necessary to locate the edge areas of the storage areas, and the respective Apex to identify the storage areas.

In 8 sind die Randbereiche der Lager mit den Positionen Z1, Z2 und Z3, Z4 bezeichnet. Die Abstände zwischen diesen Positionen sind durch das jeweilige Design der Lagerbuchse vorgegeben und können auf die Messdaten projiziert werden. Dazu werden zunächst die Positionen Z1 und Z4 mit Anfang und Ende der Messdatenreihe identifiziert. Dann können die Messdaten entsprechend skaliert werden und aus den bekannten Abständen und der aus den Messdaten ersichtlichen Position des Separators die Positionen Z2 und Z3 in den Messdaten näherungsweise definiert werden.In 8th the edge regions of the bearings are designated by the positions Z1, Z2 and Z3, Z4. The distances between these positions are determined by the respective design of the bearing bush and can be projected onto the measured data. First, the positions Z1 and Z4 are identified with the start and end of the measurement data series. Then the measured data can be scaled accordingly and the positions Z2 and Z3 in the measured data can be approximately defined from the known distances and the position of the separator which can be seen from the measured data.

Gemäß 8 wird der Apex zunächst näherungsweise aus den nun bekannten Positionen Z3 und Z4 bestimmt (Näherungswert A1*). Bei symmetrischen Lagerrillen wird beispielsweise einfach die Mitte zwischen den Positionen Z1 und Z2 beziehungsweise Z3 und Z4 angenommen. Dann wird aus den Messdaten die genaue Position der Lagerrillen rechts und links des Näherungswertes bestimmt (z. B. durch Suche nach lokalen Maxima oder Anpassung der Messdaten an ein theoretisches Rillenprofil und daraus der genaue Apex A1 bzw. A2 berechnet:According to 8th At first, the apex is determined approximately from the now known positions Z3 and Z4 (approximation A1 *). For symmetrical bearing grooves, for example, the center between the positions Z1 and Z2 or Z3 and Z4 is simply assumed. The exact position of the bearing grooves on the right and left of the approximate value is then determined from the measured data (for example, by searching for local maxima or fitting the measured data to a theoretical groove profile and calculating the exact apex A1 or A2 therefrom:

Schritt 4: Bestimmung der theoretischen Erosionsfunktionstep 4: Determination of the theoretical erosion function

Die mathematische Funktion, die den Verlauf einer sinusförmigen Lagerrille auf der Oberfläche der Lagerbuchse beschreibt, ist bekannt und beispielsweise durch eine Funktion

Figure 00130001
vorgegeben, wobei r den Radius der Lagerbuchse bezeichnet. Y0 bezeichnet die Oberflächenkoordinate in Umfangsrichtung und Z0 die Oberflächenkoordinate in Längsrichtung der Lagerbuchse. Die Parameter ϕ und a legen den genauen Verlauf der Lagerrillen fest und können beispielsweise die Werte
Figure 00130002
The mathematical function describing the course of a sinusoidal bearing groove on the surface of the bearing bush is known and, for example, by a function
Figure 00130001
given, where r denotes the radius of the bearing bush. Y 0 denotes the surface coordinate in the circumferential direction and Z 0 the surface coordinate in the longitudinal direction of the bearing bush. The parameters φ and a determine the exact course of the bearing grooves and can, for example, the values
Figure 00130002

Durch Berechnung der Normalen an jedem Punkt dieser Kurve, kann der absolute Abstand S zwischen zwei Lagerrillen an jedem Punkt der Kurve numerisch berechnet werden. Natürlich kann sich der Verlauf der Lagerrillen von der dargestellten Form unterscheiden. Der Verlauf der Lagerrillen folgt dann einer anderen Funktion. Die Vorgehensweise bleibt aber dieselbe.By Calculation of the normal at each point of this curve, the absolute Distance S between two bearing grooves at each point of the curve numerically be calculated. Naturally can the course of the bearing grooves of the illustrated shape differ. The course of the bearing grooves then follows a different function. The procedure remains the same.

10 zeigt schematisch ein Diagramm des Querschnitts einer mittels des ECM-Verfahrens hergestellten Lagerrille bzw. die Tiefenkontur einer Lagerrille. Wenn man die Tiefenkontur einer Lagerrille vermisst, ergeben sich entsprechende Messwerte 36, die im Diagramm von 10 als Messpunkte dargestellt sind. Diese Messpunkte können beispielsweise durch die unten angegebenen normierte Funktion h(x) beschrieben werden, so dass der Querschnitt der Lagerrille als Funktion T·h(x) (38) angenommen werden kann, wobei T die maximale Lagerrillentiefe bezeichnet. Liegt die Mitte der Lagerrille bei x0 = 0, so ergibt sich die normierte Funktion h(x) aus der angenommen Stromdichteverteilung beim ECM-Verfahren zu:

Figure 00130003
10 schematically shows a diagram of the cross section of a bearing groove produced by the ECM method and the depth contour of a bearing groove. If you miss the depth contour of a bearing groove, corresponding measured values result 36 in the diagram of 10 are shown as measuring points. These measurement points can be described, for example, by the standardized function h (x) given below, so that the cross-section of the bearing groove as a function T · h (x) ( 38 ), where T denotes the maximum groove depth. If the center of the bearing groove lies at x 0 = 0, then the normalized function h (x) results from the assumed current density distribution in the ECM method:
Figure 00130003

Das Diagramm zeigt die Tiefenkontur der Lagerrille. Im gezeigten Beispiel beträgt die maximale Tiefe T der Lagerrille etwa T = 6 μm. Die Breite w entspricht der Breite der leitenden Strukturbereiche auf der ECM-Elektrode, durch welche die Lagerrillenstrukturen in die Lageroberfläche eingearbeitet werden. Der Querschnitt 36 der durch das ECM-Herstellungsverfahren hergestellten Lagerrille weist abgerundete Kanten auf, die typisch für das ECM-Verfahren sind.The diagram shows the depth contour of the bearing groove. In the example shown, the maximum depth T of the bearing groove is approximately T = 6 μm. The width w corresponds to the width of the conductive structure regions on the ECM electrode, through which the bearing groove structures are incorporated into the bearing surface. The cross section 36 The bearing groove produced by the ECM manufacturing process has rounded edges typical of the ECM process.

Die in 1 gezeigten Lagerrillen, beispielsweise die Lagerrillen 14a, sind in einem Abstand S voneinander über den Umfang der Welle 12 angeordnet. Dieser Abstand S ist im Apex, das heißt an der Spitze der Lagerrillen maximal. Man erkennt, dass sich der Abstand der Lagerrillen 14a zum Rand hin verkleinert. Wird der Abstand S zu gering, so können sich die Lagerrillen im Randbereich berühren bzw. überlappen, was zu einer partiellen Abtragung des Landbereiches (Erosion) führt und eine Verschlechterung der Lagereigenschaften zur Folge hat.In the 1 shown bearing grooves, such as the bearing grooves 14a , are at a distance S from each other across the circumference of the shaft 12 arranged. This distance S is in the apex, that is at the top of the bearing grooves maximum. It can be seen that the distance between the bearing grooves 14a reduced to the edge. If the distance S is too small, then the bearing grooves can touch or overlap in the edge region, which leads to a partial erosion of the land area (erosion) and results in a deterioration of the bearing properties.

11 zeigt ein schematisch die Tiefenkonturen von zwei benachbarten Lagerrillen 38a und 38b, die einen relativ geringen gegenseitigen Abstand S zueinander aufweisen, wodurch sich die Tiefenkonturen überlappen. Im Überlappungsbereich verringert sich die Tiefe der Lagerrillen nicht mehr bis in die Ebene der Lageroberfläche, sondern es bleibt eine bestimmte Fehltiefe TF, die der zu bestimmenden Erosion entspricht. Die Erosion ist umso größer, je geringer der Abstand S der Lagerrillen 38a und 38b voneinander ist. Um eine optimale Funktion der Lagerrillen sicherzustellen, darf die Erosion TF einen vorgegeben Wert nicht überschreiten. 11 shows a schematic of the depth contours of two adjacent bearing grooves 38a and 38b , which have a relatively small mutual distance S to each other, whereby the depth contours overlap. In the overlap area, the depth of the bearing grooves is no longer reduced to the level of the bearing surface, but there remains a certain false depth T F , which corresponds to the erosion to be determined. The erosion is greater, the smaller the distance S of the bearing grooves 38a and 38b from each other. To ensure optimum function of the bearing grooves, the erosion T F must not exceed a specified value.

Um die erwartete Erosion zwischen zwei benachbarten Lagerrillen zu berechnen, werden die theoretischen Tiefenkonturen, die durch die normierte Funktion h(x) beschrieben werden, überlagert. So ergibt sich eine theoretische Erosionsfunktion

Figure 00140001
abhängig vom Abstand der Rillen S, die ihr Minimum im Apex des Lagers besitzt. Diese Erosionsfunktion kann nun an die zuvor identifizierten und selektierten Messdaten im Land-Bereich zwischen den Lagerrillen angepasst werden. Für die Anpassung der Erosionsfunktion an die Messdaten wird ein Simplex-Algorithmus, zum Beispiel die bekannte Nelder-Mead Methode, verwendet. Da der Abstand S der Lagerrillen und die Breite der Strukturen auf der ECM-Elektrode w bekannt sind, ergeben sich als Parameter aus der Überlagerung:

  • – Der Abstand d zwischen ECM-Elektrode und Werkstück,
  • – Die Lage der Erosionskurve
To calculate the expected erosion between two adjacent bearing grooves, the theoretical depth contours, which are described by the normalized function h (x), are superimposed. This results in a theoretical erosion function
Figure 00140001
depending on the distance of the grooves S having their minimum in the apex of the bearing. This erosion function can now be adapted to the previously identified and selected measurement data in the land area between the bearing grooves. For adapting the erosion function to the measured data, a simplex algorithm, for Example the well-known Nelder-Mead method used. Since the distance S of the bearing grooves and the width of the structures on the ECM electrode w are known, the parameters resulting from the superposition are:
  • The distance d between the ECM electrode and the workpiece,
  • - The location of the erosion curve

12 zeigt die bearbeiteten Messdaten der Land-Bereiche 14c, und die berechnete Kurve 40 beschreibt die Erosion (= ungewollter Abtrag). Die eventuell im Vergleich zur x-Achse schräge Lage dieser Erosionskurve, deren Lage durch eine Gerade 42 beschrieben ist, resultiert aus fertigungsbedingten Abweichungen der Bohrung der Lagerbuchse von der idealen zylindrischen Form, Messungenauigkeiten und ungenauer Ausrichtung der Lagerbuchse relativ zum Messgerät. Der größte Abstand zwischen der Gerade 42 und der Erosionskurve 40 wird als maximale Erosion definiert. 12 shows the processed measurement data of the land areas 14c , and the calculated curve 40 describes the erosion (= unwanted removal). The possibly oblique position of this erosion curve compared to the x-axis, its position by a straight line 42 results from production-related deviations of the bore of the bearing bush of the ideal cylindrical shape, measurement inaccuracies and inaccurate alignment of the bearing bush relative to the meter. The largest distance between the line 42 and the erosion curve 40 is defined as maximum erosion.

Durch Vergleich der so berechneten maximalen Erosion mit vorgegebenen Spezifikationen, kann nun automatisch erkannt werden, welche Lager die Spezifikation erfüllen und welche nicht, außerdem können, durch den Vergleich verschiedener Lager, die mit derselben ECM-Elektrode bearbeitet wurden, Qualitätsprobleme wie Abnutzung oder Fehlstellungen erkannt werden.By Comparison of the calculated maximum erosion with given Specifications, can now be detected automatically which bearings meet the specification and which not, as well can, through comparing different bearings using the same ECM electrode were processed, quality problems how wear or misalignments are detected.

Durch zeitlich aufgelöste Messungen, können Elektroden aussortiert werden, bevor sie fehlerhafte Lager erzeugen.By temporally resolved Measurements, can Electrodes are sorted out before they produce faulty bearings.

Da die Messung keine auf Augenmaß basierende oder andere, ähnlich subjektive Eingaben des Benutzers mehr erfordert, wird sichergestellt, dass die Messungen zuverlässig und, vor allem, miteinander vergleichbar sind.There the measurement is not based on judgment or others, similar subjective inputs of the user is required, it is ensured that the measurements are reliable and, above all, are comparable to each other.

1010
Wellewave
1212
Lagerbuchsebearing bush
14a14a
Lagerrillenraceways
14b14b
Lagerrillenraceways
14c14c
„Land”-Fläche"Country" area
1515
Separatorbereichseparator area
1616
Druckplatteprinting plate
1818
Abdeckplattecover
2020
Lagerspaltbearing gap
2222
Axiallagerthrust
2424
Messstreckemeasuring distance
2626
Tiefenprofildepth profile
28a–c28a-c
GeradeJust
3030
GeradeJust
3232
GeradeJust
3434
Querschnitt Lagerrille (idealisiert)cross-section Bearing groove (idealized)
3636
Querschnitt Lagerrille (gemessen)cross-section Bearing groove (measured)
38a, b38a, b
Lagerrillenraceways
4040
Erosionskurveerosion curve
4242
Gerade (Erosionskurve)Just (Erosion curve)
DD
Durchmesser der Lagerflächediameter the storage area
SS
Abstand der Lagerrillendistance the bearing grooves
TF T F
Erosion (Fehltiefe)erosion (Incorrect depth)
TT
maximale Tiefe der Lagerrillenmaximum Depth of the bearing grooves
αα
Winkel des längsten Astes der Lagerrille in Bezug auf die Umfangsrichtung der Lagerfläche (für Radiallager) bzw.angle the longest Branches of the bearing groove with respect to the circumferential direction of the bearing surface (for radial bearings) respectively.
ww
minimale Breite der leitenden Strukturen auf der ECM-Elektrodeminimum Width of the conductive structures on the ECM electrode
dd
Abstand zwischen ECM-Elektrode der Lageroberflächedistance between ECM electrode of bearing surface
h(x)h (x)
normierte Funktion für das Tiefenprofil der einzelnen Lagerrillennormalized Function for the depth profile of the individual bearing grooves
x, xi x, x i
Position entlang des Umfanges des Lagersposition along the circumference of the warehouse
yi, yi'y i , y i '
Messwerte (Tiefenwerte)readings (Depth values)
a1, a2a1, a2
Koeffizienten der Ausgleichsgerade Mittelwertcoefficients the equalizer mean
pp
MittelwertAverage
Y0, Z0 Y 0 , Z 0
Oberflächenkoordinatensurface coordinates
rr
Radius der Lagerbuchseradius the bearing bush
ϕ, aφ, a
Parameterparameter
A1, A1*A1, A1 *
Apexposition des ersten Lagersapex position of the first camp
A2A2
Apexposition des zweiten Lagersapex position of the second camp
Z1–Z4Z1-Z4
Randpositionenedge positions

Claims (8)

Verfahren zur Ermittlung der Erosion auf einer Oberfläche eines Werkstückes in Folge des Aufbringens von Rillenstrukturen mittels eines ECM Verfahrens, mit den Schritten: Abtastung der Oberfläche entlang einer Messstrecke, wobei mindestens zwei benachbarte Rillenstrukturen durch die Abtastung erfasst werden, Erfassen eines Tiefenprofils der Oberfläche bestehend aus einer Vielzahl von entlang der Messstrecke aufgenommenen Messwerten, Ausrichten der Messwerte in Bezug auf eine Bezugslinie, Identifizieren und Selektieren von Bereichen des Tiefenprofils zwischen den Rillenstrukturen, Ermitteln eines entlang der Messstrecke zu erwartenden theoretischen Tiefenprofils durch mathematische Approximation, Ermitteln der erwarteten theoretischen Erosionsfunktion durch Überlagerung theoretischer Tiefenprofile, Anpassen der erwarteten theoretischen Erosionsfunktion an die selektierten Messdaten zwischen den Rillenstrukturen durch einen mathematischen Algorithmus, und Ermitteln der maximalen Erosion aus dem Ergebnis der Anpassung.Method of determining erosion on a surface a workpiece due to the application of groove structures by means of an ECM Procedure, with the steps: Scanning the surface along a measuring section, wherein at least two adjacent groove structures through the sampling will be detected Capturing a depth profile the surface consisting of a variety of taken along the measuring section Readings Aligning the measurements with respect to a reference line, Identify and selecting regions of the depth profile between the groove structures, Determine a theoretical depth profile to be expected along the measuring section through mathematical approximation, Determine the expected theoretical erosion function by overlaying theoretical depth profiles, To adjust the expected theoretical erosion function to the selected Measurement data between the groove structures through a mathematical Algorithm, and Determine the maximum erosion from the result the adaptation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abtastung der Oberfläche ein mechanisches oder optisches Abtastverfahren verwendet wird.Method according to claim 1, characterized in that that for scanning the surface a mechanical or optical scanning method is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Tiefenprofil aus einer Vielzahl von Messwerten besteht, wobei ein Vorschubschritt entlang der Messstrecke jeweils eine x-Koordinate und ein zugeordneter Tiefenmesswert eine y-Koordinate eines Messwerts angeben.Method according to one of claims 1 or 2, characterized that the depth profile consists of a large number of measured values, wherein a feed step along the measurement path in each case an x-coordinate and an associated depth measurement, a y-coordinate of a measurement specify. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichten der Messwerte an einer Bezugslinie mit Hilfe des Verfahrens der kleinsten Fehlerquadrate durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that Aligning readings to a reference line using the Method of least squares is performed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Identifizieren und Selektieren von Bereichen des Tiefenprofils zwischen den Rillenstrukturen mit Hilfe einer Mittelwertbildung erfolgt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that identifying and selecting areas of the depth profile between the groove structures by means of averaging he follows. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das theoretische Tiefenprofil durch Approximation der Rillenstrukturen durch eine mathematische Gleichung vorgegeben wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that the theoretical depth profile by approximation of the groove structures is given by a mathematical equation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen der erwarteten theoretischen Erosionsfunktion an die selektierten Messdaten zwischen den Rillenstrukturen durch einen Simplex-Algorithmus erfolgt.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that adjusting the expected theoretical erosion function to the selected measurement data between the groove structures a simplex algorithm. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen der erwarteten theoretischen Erosionsfunktion an die selektierten Messdaten zwischen den Rillenstrukturen nach der Nelder-Mead Methode erfolgt.Method according to claim 7, characterized in that that adjusting the expected theoretical erosion function to the selected measurement data between the groove structures The Nelder-Mead method is done.
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