Integration der Messtechnik in die CNC-Fertigung
Die Messtechnik spielt bei der präzisen Fertigung eine wichtige Rolle. Es stellt die Theorien, Konzepte, Ausrüstung und Koordination zur Messung verschiedener Dimensionsmerkmale und anderer Eigenschaften bereit.
Die Umwandlung des Werkstücks in die gewünschte Form umfasst verschiedene Schritte, Konstruktion, Bearbeitung und Messung. Die Akzeptanz jedes hergestellten Artikels wird durch verschiedene Messungen bewertet, die sicherstellen, dass der Artikel für die erforderliche Anwendung geeignet ist.
In diesem Artikel wird das Konzept von erläutert Messtechnik, ihre Bedeutung in der Fertigung und verschiedene Messgeräte in der Tiefe.
Was ist Metrologie?
Unter Metrologie versteht man in einem breiten Spektrum die Messwissenschaft. Es umfasst den Entwurf, die Entwicklung und die Ausführung von Messgeräten. Es findet bedeutende Anwendungen in der technischen Fertigung, der wissenschaftlichen Forschung und vielen anderen Sektoren.
Toleranzen sind die grundlegenden Parameter zur Sicherstellung der Maßhaltigkeit von Fertigungsteilen (RAGHAVENDRA, 2013). Die Metrologie definiert Toleranz, Präzision, Genauigkeit, Unsicherheit und all diese Begriffe.
Lassen Sie uns diese Begriffe verstehen, was sie bedeuten und welchen Bezug sie zur Fertigung haben.
Toleranz
In der Messtechnik wird Toleranz als definiert „Abweichung des Dimensionsparameters vom Standard- oder spezifizierten Wert, die akzeptabel ist.“.“ Die Toleranz wird als Plus- oder Minuswert dargestellt. Beispielsweise bedeutet eine Toleranz von ±0.01 mm, dass das Teil bis zu 0.01 mm größer oder kleiner als die Standard- oder Wunschgröße sein kann.
In der Fertigung ist die Toleranz von entscheidender Bedeutung, da sie die Qualität und Funktionalität der hergestellten Teile oder Produkte beeinflusst. Die passenden Toleranzen garantieren, dass das Teil wie vorgesehen passt und funktioniert. Es kann nicht ordnungsgemäß funktionieren oder nicht wie vorgesehen mit anderen Komponenten zusammenpassen, wenn ein Teil außerhalb der erforderlichen Anforderungen liegt Toleranzbereich.
Genauigkeit
Genauigkeit ist ein messtechnischer Parameter, der angibt, wie nahe der Durchschnitt der tatsächlichen Werte an der Norm oder dem gewünschten Wert liegt. In der Fertigung zeigt es den Unterschied zwischen der genauen Abmessung, Form und anderen Merkmalen im Vergleich zum CAD-Modell an.
Um die Genauigkeit sicherzustellen, verwendeten die Hersteller verschiedene messtechnische Werkzeuge und Techniken. Präzisionsmessgeräte, Prüfverfahren und Qualitätskontrollprozesse sind die Bestandteile der Gewährleistung der Genauigkeit. Diese Werkzeuge und Verfahren tragen dazu bei, sicherzustellen, dass die Teile den erforderlichen Spezifikationen und Standards entsprechen.
Präzision
Die Präzision bezieht sich auf die Nähe der tatsächlichen Werte (gemessen durch Instrumente) zum arithmetischen Mittel dieser Werte. Sie wird im Allgemeinen in der Standardabweichung (𝜎) ausgedrückt.
Es dient als Maß für die Gleichmäßigkeit des Herstellungsprozesses. Beispielsweise liefern aufeinanderfolgende Messungen der Abmessungen oder anderer Eigenschaften eines Teils Werte, die sehr nahe beieinander liegen, wenn das Teil mit hoher Präzision hergestellt wurde. Wenn umgekehrt ein Teil mit schlechter Genauigkeit hergestellt wird, ergeben sich bei der anschließenden Messung völlig unterschiedliche Werte.
Bedeutung der Messtechnik in der Fertigung?
Verhältnis von Messtechnik und Fertigung
Mit der Entwicklung der fortschrittlichen Fertigung hat die Messtechnik erheblich dazu beigetragen, diesen Prozess präziser und genauer zu gestalten. Ohne Messtechnik ist eine präzise Fertigung nahezu unmöglich. Grundlegende Wissenschaft und Technologie der Messtechnik arbeiten mit Herstellungsprozessen zusammen, um die Teile gemäß den spezifischen Anforderungen herzustellen.
Die theoretische Zeichnung oder das CAD-Modell besteht aus mehreren messtechnischen Parametern wie Toleranzen, Oberflächenrauheit, Genauigkeit und Präzision. Diese Parameter werden im gesamten Herstellungsprozess verwendet. Es ermöglicht die Herstellung der Teile gemäß den in der Zeichnung genannten Anforderungen und Spezifikationen.
1. Überprüfung der Rohstoffabmessungen
Die Überprüfung der Abmessungen von Rohmaterialien ist ein wesentlicher Schritt im Herstellungsprozess, da die Maßhaltigkeit der Rohmaterialien Auswirkungen auf die Genauigkeit des Endprodukts hat. Wenn die Rohstoffe nicht die richtige Größe oder Form haben, kann dies zu Problemen im nachgelagerten Herstellungsprozess und zu fehlerhaften Produkten führen.
Um die Abmessungen von Rohmaterialien zu überprüfen, verwenden Hersteller verschiedene Messwerkzeuge und -techniken wie Messschieber, Mikrometer und Koordinatenmessgeräte (KMG). Mit diesen Werkzeugen können Hersteller die Abmessungen der Rohmaterialien genau messen, um sicherzustellen, dass sie den erforderlichen Spezifikationen entsprechen. Wenn die Rohstoffe nicht den Spezifikationen entsprechen, müssen die Hersteller sie möglicherweise ablehnen oder den Herstellungsprozess anpassen, um die Abweichungen auszugleichen.
2. Aufrechterhaltung der Maßgenauigkeit und Wiederholbarkeit.
Bei Prototyping- und Massenproduktionsprozessen ist die Wiederholbarkeit entscheidend für die Herstellung von Teilen mit maßhaltiger Konsistenz. Dies ist nur durch regelmäßiges Messen und Erkennen von Fehlern möglich.
Durch die Wiederholbarkeit wird sichergestellt, dass die fertigen Produkte die erforderlichen Spezifikationen erfüllen und von hoher Qualität sind. Ungenaue oder unterschiedliche Abmessungen können zu Problemen im weiteren Herstellungsprozess führen, wie z. B. einer schlechten Passform oder Funktion des fertigen Produkts.
Zur Aufrechterhaltung der Maßgenauigkeit und Wiederholbarkeit werden verschiedene Messwerkzeuge und -verfahren eingesetzt. Hersteller verwenden auch Prozesskontrolltechniken, wie z. B. die statistische Prozesskontrolle (SPC), um die Abmessungen von Fertigungsteilen oder Produkten zu überwachen und zu steuern.
3. Identifizierung und Fehlerbehebung von Problemen
Ein weiterer Aspekt der Messtechnik ist das Erkennen und Beheben von Problemen im Fertigungsprozess. Diese Probleme können zu fehlerhaften Produkten, Produktionsverzögerungen und erhöhten Kosten führen. Durch die Identifizierung und Behebung dieser Probleme können Hersteller die Effizienz und Effektivität ihrer Produktionsprozesse verbessern. Hersteller können diesen Problemen vorbeugen und die Gesamtqualität und Zuverlässigkeit der Produkte verbessern, indem sie Probleme frühzeitig erkennen und beheben.
Hersteller können Fehlerbehebungsmethoden wie Ursachenanalyse und „Hit-and-Trial“ nutzen, um die Ursache eines Problems zu finden und zu lösen. Durch den Einsatz von Messtechnik zur Identifizierung und Behebung von Problemen im Herstellungsprozess können Hersteller die Effizienz und Effektivität ihrer Produktionsprozesse verbessern und qualitativ hochwertigere Produkte herstellen.
Messtechnik und zugehörige Ausrüstung können frühzeitig Fehler erkennen, die Prozesskontrolle verbessern und die vorbeugende Wartung erleichtern (Was ist Messtechnik und Fertigungstechnik? 2022).
4. Der wirtschaftliche Vorteil der Messtechnik in der Fertigung
Die Metrologie ist nicht nur im Hinblick auf die Qualitätskontrolle mit der Fertigung verbunden. Es trägt auch zur Kostenkontrolle eines Fertigungsprojekts bei.
Eine genaue Messung in der Fertigung eliminiert das Risiko von Überproduktion, Materialverschwendung und der Produktion fehlerhafter Teile. Daher stellt die Messtechnik sicher, dass Teile gemäß den korrekten Spezifikationen hergestellt werden, und trägt dazu bei, die Anzahl von Fehlern zu reduzieren und ihre Produktionskosten zu senken.
5. Rolle der Metrologie in Forschung und Entwicklung
Die Metrologie hilft Forschern und Ingenieuren, neue Produkte und Prozesse zu verstehen und zu verbessern, indem sie ihre Schlüsselmerkmale genau misst.
Ein Unternehmen, das beispielsweise einen neuen Kühlkörper herstellt, misst dessen Wärmeabgabe, Durchflussraten, erforderliche Energie und andere Eigenschaften, um seine Leistung zu verstehen und zu verbessern.
Gemeinsame Messausrüstung in der Fertigung
Messgeräte
In der Fertigung werden mehrere Messinstrumente zur Messung von Abmessungen, Merkmalen und Eigenschaften eingesetzt. Lassen Sie uns einige davon im Detail besprechen.
Greifzirkel
Messschieber messen Längen- und Winkelmaße von Rohmaterial, verarbeiteten Teilen und Fertigteilen. In der Fertigung werden häufig Messschieber, Messschieber und digitale Messschieber verwendet. Allerdings ist die digitale Variante genauer und benutzerfreundlicher.
Koordinatenmessmaschine (CMM)
Eine Koordinatenmessmaschine (KMG) ist das am häufigsten verwendete Messgerät in der Fertigungsindustrie. Das KMG basiert auf optischen und Lasermessprinzipien, die physikalische geometrische Eigenschaften messen. Es kann Abmessungen, Form, Position und Ausrichtung messen und so komplexe Formen und Merkmale berechnen.
Laserscanarme
Es handelt sich um ein fortschrittliches Messgerät, das ein breites Spektrum an Abmessungen gleichzeitig misst. Der Laserscanarm kann die verschiedenen geometrischen Punkte automatisch scannen und mit komplexen mathematischen Berechnungen die erforderlichen Abmessungen liefern.
Oberflächenbeschaffenheitstester
Die Oberflächenbeschaffenheit des Materials wird gemessen durch Prüfgeräte für die Oberflächenbeschaffenheit. Diese Geräte messen die verschiedenen Parameter der Oberflächenveredelung, wie z. B. die durchschnittliche Rauheitszahl, Welligkeit, Schiefe und mehr.
Zu den weiteren Messinstrumenten gehören:
-
- Waagen und Waagen
- Mikrometer
- Profilometer
- Höhenmesser
- Tiefenmesser
- Winkelmessgeräte
- Gewindelehren
- Wasserwaagen
- Optische Komparatoren
- Rockwell-Tester
- Zugprüfgeräte
- Kompressionstester
- Drehmomentprüfer und viele mehr.
Fazit
Die Messtechnik spielt in der Fertigung eine wichtige Rolle, von einfachen Maßmessungen bis hin zur Qualitätssicherung von Teilen oder Produkten. Die Messtechnik wird in verschiedenen Phasen des Herstellungsprozesses eingesetzt, einschließlich der Überprüfung der Rohmaterialabmessungen, der Inspektion bearbeiteter Teile und der Prüfung fertiger Produkte. Es ist ein wesentlicher Bestandteil der präzisen Fertigung und spielt eine entscheidende Rolle bei der Sicherstellung der Qualität und Funktionalität der hergestellten Produkte.
Boda ist der On-Demand-Fertigungsdienstleister für mehr als 50 Materialoptionen. Um die Qualität sicherzustellen und enge Toleranzen zu erreichen, nutzen wir modernste Messinstrumente, wie zum Beispiel ein Koordinatenmessgerät (KMG). Sie können ein Angebot anfordern, wenn Sie eine Fertigungsdienstleistung für Ihr Projekt benötigen. Wir setzen Ihren Entwurf in die Realität um.
Häufig gestellte Fragen
Was ist Metrologie?
Metrologie ist die Wissenschaft, die sich mit dem Entwurf, der Entwicklung und der Ausführung verschiedener Messgeräte befasst.
Was ist Toleranz in der Messtechnik?
Unter Toleranz versteht man in der Messtechnik die Abweichung eines Maßparameters von einem Standard- oder spezifizierten Wert, die akzeptabel ist und keinen Einfluss auf die Funktionalität von Teilen hat.
Wie wird Genauigkeit in der Fertigung genutzt?
Genauigkeit in der Fertigung ist ein messtechnischer Parameter, der den Unterschied zwischen tatsächlichen Abmessungen, Formen und anderen Merkmalen im Vergleich zu einem CAD-Modell zeigt.
Wie hängt Präzision mit der Einheitlichkeit des Fertigungsprozesses zusammen?
Unter Präzision in der Fertigung versteht man die Nähe der tatsächlichen Werte zum Durchschnitt dieser Werte. Sie dient als Gradmesser für die Gleichmäßigkeit des Herstellungsprozesses.
Warum ist die Messtechnik in der Fertigung von Bedeutung?
Die Messtechnik ist in der Fertigung von entscheidender Bedeutung, da sie dazu beiträgt, die Genauigkeit und Präzision von Teilen und Produkten sicherzustellen, was sich auf deren Qualität und Funktionalität auswirkt.
Wie wird die Messtechnik im Herstellungsprozess eingesetzt?
Die Messtechnik wird in verschiedenen Phasen des Herstellungsprozesses eingesetzt, einschließlich der Überprüfung der Rohmaterialabmessungen, der Inspektion bearbeiteter Teile und der Prüfung fertiger Produkte. Es ist ein wesentlicher Bestandteil der Präzisionsfertigung.
Literaturverzeichnis
- RAGHAVENDRA, N. (2013). TECHNISCHE METROLOGIE UND MESSUNGEN. OXFORD UNIVERSITY PRESS.
- (2022). Was ist Messtechnik und Fertigungstechnik? GOODWIN University, von https://www.goodwin.edu/.