DE3731171A1 - Schartigkeitsmessgeraet - Google Patents

Description

Die Entwicklung der Zerspannungstechnik und der Werkzeugmaschinen ging mit der Entwicklung von Schneidzeugen wie HSS, Hartmetall, Keramik und mono- wie polykristallinen Diamanten einher. Dem entspricht die Erzeugung höchster Oberflächengüten.

Dabei hat sich gezeigt, daß eine ausgeprägte Differenzierung der Schneidmaterialien, abhängig vom Material und der gewünschten Bearbeitungs­ güte, auch auf die Werkzeugwinkel im Eingriff und die spanberührenden Oberflächen zurückwirkt.

Eine hochglanzpolierte Spanfläche ist für den Spanfluß günstiger als eine rauhe, allerdings auch teurer in der Herstellung.

Werden Spanflächen und Schneidkanten aber bezüglich ihrer Rauhigkeit mit der erzeugten Oberfläche in Beziehung gesetzt, und das verlangt die Entwicklung, so ist die Verknüpfung beider nur über Parameterkollektive möglich.

Derartige Kollektive setzen aber die Messung der Parameter, einzeln oder verknüpft, voraus.

Geeignete Verfahren sind nicht im Markt und auch in der Fachpresse unbekannt. Ein entsprechendes Gerät müßte dazu den Einsatz auf der Werkzeugmaschine gestatten.

Gegenstand der Erfindung ist ein Gerät, welches Anomalien in einer Werkzeugschneide nicht nur absolut zu messen gestattet, sondern auch die für die Zerspanung relevanten räumlichen Ausdehnungen der Anomalien zu erfassen ermöglicht. Voraussetzung hierzu ist die Darstellung der von den Anomalien erzeugten Echos in drei Ebenen, wobei die Positionen der Echos auf den durch Projektionsschirme dargestellten Ebenen in ihrer Lage zueinander Meßkriterium sind.

Abb. 1 und Abb. 2 zeigen den Aufbau des Meßgerätes. Auf der gemeinsamen Grundplatte 1 befindet sich ein Laser, dessen Strahl in der Optik 2 in ein Lichtband umgewandelt wird, dessen Fokus einen Strich darstellt. In diesen Fokus wird die zu prüfende Schneide 5 derart eingebracht, daß der Strahlfokus gerade berührt wird.

Der so einseitig gestörte Laserstrahl wird sodann auf dem Planreflektions­ schirm 7 abgebildet.

Dieser Schirm ist um weniger als 1° gegen die ungestörte Strahlrichtung geneigt um eine hohe Auflösung vorhandener Anomalien zu erreichen. Der Strichfokus selbst ist, als geometrisch eindeutig bestimmte Form, natürliche Referenz zur Form einer Werkzeugschneide, welche als scharfe Begrenzung auf dem Planreflektionsschirm 7 erscheint.

Alle Abweichungen von dieser meist geradlinigen Begrenzung sind auch Abweichungen an der zu messenden Schneide.

Wird der Winkel des einfallenden Laserstrahles gegen die Freifläche der Schneide in der Größe des Freiwinkels der Schneide im Eingriff gewählt, dann bedeuten ungleichmäßige Helligkeitsverteilungen auf dem Planreflek­ tionsschirm 7 Abweichungen von der für die Zerspanung wichtigen Schneiden­ geometrie.

Dies trägt der Tatsache Rechnung, daß nicht jede Anomalie der Werkzeug­ schneide auf die Zerspanung negativen Einfluß haben muß.

Anomalien, welche hiervon abweichen, beispielsweise örtliche Ausbrüche, erzeugen Reflektionen im Raum in zunächst unbekannter Richtung. Sie sind in den beiden oberen Quadranten, bezogen auf die Schneide, zu vermuten.

Ihrer Erfassung dient der Raumreflektionsschirm 6, dessen Unterseite mattiert bei glatter Oberseite ist.

Streuende Reflektionen erzeugen helle Flecken auf diesem Schirm, so daß durch Betätigung des Hebels 4 der Raumreflektionsschirm solange gedreht werden kann, bis die interessierende Reflektion auf 7 erscheint. Hierbei ist 6 und 7 gekoppelt.

Da derartige Reflektionen allgemein sehr viel stärker streuen als eine glatte Fläche oder Kante, müssen vor der Beurteilung auf dem Planreflek­ tionsschirm 7, die Ausdehnungen gegenüber der Fokusweite bestimmt werden.

Dieser Bestimmung dient die Strahllagenkontrolle 8 am Planreflektions­ schirm 7.

Die Achse A-A ist verbindlich für alle Drehbewegungen von Schneide und Reflektionsschirmen. Damit ist eine korrekte Korrelation aller Merkmale gewährleistet.

Die häufig an Schneidzeugen angebrachten Schneidphasen bedeuten eine Störung des Einfallswinkels des Laserstrahles gegenüber der Schneide. Bei intakter Schneidphase bildet sich die entsprechende Reflektion als eng begrenzter Lichtpunkt auf 6 ab.

Ist die Spitze der Phase erodiert oder ausgebrochen, die übliche Zerstörung eines Schneidwerkzeuges, so entartet der eng begrenzte Lichtpunkt zu einem zerfaserten Flecken.

Bei der, für diese Anordnung des Schartigkeitsmeßgerätes üblichen Auf­ lösung von 1 µm für das bloße Auge, ist die, die Standzeit bestimmende Schneidenerosion bereits sehr frühzeitig zu erkennen.

In den bisher noch ungeklärten, für dieses Erosionsproblem gültigen Wachstumsgesetzen, läßt sich mit Hilfe dieses Meßgerätes erstmals eine Klärung der Zusammenhänge in der Werkstatt erreichen.

In der medizinischen Diagnostik, insbesondere Laserfluoreszenzdiagnostik, haben schartige Schneiden für die Gewinnung von Dünnschnitten bisher zu Störungen in der für die Durchstrahlung wichtigen Oberflächen geführt.

Die Schartigkeitsmessung in der hier beschriebenen Weise eröffnet den Weg zu exakten Kriterien auch in dieser Anwendung, insbesondere, wenn die histologische Gewebsuntersuchung mit dem Rechner vorgenommen werden soll.

Claims (7)

1. Schartigkeitsmeßgerät bestehend aus Strahlerzeuger, Strichfokus­ optik, Raumfilter, Objektträger, Plan- und Raumreflektionsschirm mit Nachführeinrichtung und Merkmalsvergleichstafel, dadurch gekennzeichnet, daß eine, in einen strichfokussierten laserstrahl eingebrachte Werkzeugschneide den Laserstrahl derart ablenkt, daß die auf den Reflektionsschirmen abgebildeten Hellig­ keitsunterschiede die Schneidenform und ihre Störungen nach Größe und geometrischer Zuordnung zueinander abbilden, wobei eine Merkmalsvergleichstafel die Verknüpfungen zur Werkzeugstandzeit herstellt.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Werkzeugschneide, Plan- und Raumreflektionsschirm eine gemeinsame Drehachse haben.

3. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Planreflek­ tionsschirm dem Raumreflektionsschirm nachgeführt werden kann, beide jedoch auch gekoppelt verwendet werden können.

4. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeug­ schneide, von anderen Bewegungen unabhängig, um die gemeinsame Drehachse gedreht werden kann.

5. Meßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeug­ schneiden für die Vermessung in Maßkassetten aufgenommen werden.

6. Meßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Planreflektions­ schirm und Strahllagekontrolle gemeinsam die Streustrahlenanalyse ermöglichen.

7. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektionen durch eine Diodenmatrix erfaßt und über mehrachsige Verteilungen der Helligkeitsunterschiede den Schneidenzustand darstellen.