Zoller mμFocus: Optimierte Bearbeitung erfordert exakte Schneidkanten

Das Zoller mµFocus ermittelt mit berührungslosen Messverfahren die Oberflächenrauheit und die Schneidkantenpräparation von Schneidwerkzeugen auf den µm genau.

Ing. Wolfgang Huemer
Geschäftsführer von Zoller Austria

„Die Zoller Messtechnik sorgt dafür, dass Fertigungsbetriebe exakte und reproduzierbare Messdaten zu den mikrogeometrischen Eigenschaften ihrer Zerspanungswerkzeuge erhalten. Damit trägt das Messen entscheidend zu höchster Prozesssicherheit bei.“

Beim Bearbeiten schwieriger, die Werkzeuge stark verschleißender Werkstoffe, wie zum Beispiel warmfester Stahl- und Nickelbasislegierungen für Turbolader sowie faserverstärkte Kunststoffe, erweisen sich Werkzeuge mit sachgerecht verrundeten, einwandfrei glatten Schneidkanten als besonders vorteilhaft. Sie bearbeiten prozesssicher auf hohe Oberflächengüte und erreichen lange Standzeiten. Oft gestaltet es sich aber als schwierig und zeitaufwendig, die Verrundungen und die Oberflächen der Schneidkanten zuverlässig wiederholbar zu messen und nach standardisierten Kriterien zu beurteilen.

Der blaue Lichtstrahl nimmt die Oberflächengüte des Werkzeugs im Spanraum auf.

Einfach und zuverlässig

„Mit dem optischen Messgerät mμFocus gelingt das bestens. Es misst in der üblichen Werkstattumgebung robust und zuverlässig. Das Bedienpersonal in der Werkstatt kann das Gerät problemlos bedienen und die Messergebnisse ohne umfangreiches Spezialwissen beurteilen“, erklärt Ing. Wolfgang Huemer, Geschäftsführer von Zoller Austria. Somit eignet sich das optische Messgerät für Werkzeughersteller, Werkzeugschleifer und die innerbetriebliche Werkzeugvorbereitung in Fertigungsbetrieben. Mit wenig Aufwand können Fachkräfte die Schneidkanten rasch und zuverlässig messen. Anhand der ausgegebenen Farbgrafiken, Diagramme und Tabellen können sie die Qualität der Schneidkanten bewerten.

„Das garantiert, dass nur Werkzeuge bereitgestellt werden, die exakt den Forderungen an die vorgegebene Schneidkantenpräparation und Oberflächengüte entsprechen“, betont Huemer und führt weiter aus: „Wir nutzen die konfokale Messtechnik. Dabei tasten wir mit einem Lichtstrahl auf einer 1,0 x 0,8 mm messenden Fläche bei 1,3 Mio. Pixel Auflösung in mehreren Höhenstufen die zu messenden Schneidkanten ab. Das von der Oberfläche der Schneidkanten unter unterschiedlichen Winkeln reflektierte Licht wird durch Linsen gesammelt und auf einem Sensor abgebildet. Anhand der Intensität des dort auftreffenden Lichts kann man ein exaktes Bild von der Höhenstruktur der betrachteten Oberfläche erstellen.“ Zum Messen muss der Bediener lediglich die Messoptik auf die Oberflächen der Schneidkanten fokussieren.

mµFocus erfasst in vielen Einzelaufnahmen umfangreiche Rohdaten und berechnet daraus ein 3D-Modell der Schneide.

Stabiler Geräteaufbau

Die Messgeräte mμFocus sind als Tischgeräte ausgeführt. Optik und Mechanik zum Erzeugen und Fokussieren des Messlichtstrahls sowie zum Auswerten des reflektierten Lichts sind in einem kompakten, robusten Gehäuse integriert. Letzteres ist über ein Stativ vertikal (Z-Achse) um 300 mm einstellbar. Auf dem Arbeitstisch, der mit zahlreichen Standardgewindebohrungen versehen ist, können geeignete Vorrichtungen zum Aufnehmen und Halten der zu messenden Werkzeuge angeordnet werden. Zoller bietet dafür mehrere Spannsysteme, unter anderem eines, das in einer Spindel mit einem Hydrodehnspannfutter über Reduzierhülsen Werkzeuge mit zylindrischem Schaft (3,0 bis 32 mm Durchmesser) aufnimmt.

Ein einstellbarer Anschlag positioniert die Werkzeuge in Längsrichtung. Zudem steht zum Beispiel eine Kombination aus einem Drehtisch (360°) und einem Kreuztisch (35 mm Stellweg in X- und Y-Achse) zur Verfügung. Zum exakten, schnellen und einfachen Ausrichten der Werkzeuge verfügen der Kreuz- und der Drehtisch über eine feinfühlige Mikrojustage (Nonius). Die Werkzeuge können so um ihre Längsachse gedreht werden, dass man jeden Bereich der Schneidkante problemlos erfassen und messen kann. Als weitere Option steht eine Aufnahme für Wendeschneidplatten zur Verfügung.

Darstellung Rauheit im Spanraum: Die Gerätesoftware pilot bietet viele Möglichkeiten, um Messwerte aufzubereiten und aussagekräftig darzustellen.

Automatisierter Messablauf

„Mikrostrukturen auf Schneidkanten exakt zu messen, erfordert vor allem robuste, wiederholgenaue Abläufe beim Messen. Deshalb wurden die Messungen mit Hilfe der Software pilot weitgehend automatisiert“, zeigt Huemer einen weiteren Vorteil auf. Beim Messen wird der Bediener intuitiv über Icons geleitet und geführt. So kann er übersichtlich anhand von Grafiken die jeweils zu messenden Geometrien vorwählen. Nach dem automatischen Fokussieren des Messlichtstrahls erfasst der Sensor die zu messende Schneidkante. Die Software wertet die Messergebnisse selbsttätig aus. Auf einem hochauflösenden Farbmonitor zeigt sie unterschiedliche, wählbare Darstellungen der Messungen. Das betrifft zum einen das optische Abbild der gemessenen Oberfläche, zum anderen eine bis auf etwa 0,03 μm auflösende, durch unterschiedliche Farben verdeutlichte Höhenstruktur in einem 3D-Bild. Um beim Messen der Schneidkantenverrundung die Informationen schnell beurteilen zu können, gibt der Bediener die individuell gewünschte Auflösung der Höhenstruktur vor. In die Software integrierte Algorithmen berechnen daraus eine übersichtliche, farblich differenzierte 3D-Darstellung. Aus ihr kann man schnell und komfortabel die Radien der Schneidkantenverrundung ablesen.

Darüber hinaus gibt die Software wahlweise Rauheitsdiagramme entsprechend den Normen für Rauheitsprofile ISO4287 und ISO13565 beziehungsweise für flächenbasierte Oberflächenrauheiten ISO25178-2 und ISO16610 oder Tabellen mit konkreten Messdaten aus. Der Anwender dieser Software kann mit dem mμFocus schnell und zuverlässig die Schneidkanten und die Oberflächen zerspanender Werkzeuge analysieren und beurteilen. Das dient zum einen der Qualitätssicherung. Zum anderen können diese Informationen dazu genutzt werden, um unverzüglich das Verrunden der Schneidkanten nachzusteuern und zu optimieren.

Mikroskopisch Messen erhöht Prozesssicherheit

Darüber hinaus lassen sich mit dem Messgerät mμFocus beim Werkzeugschleifen und der anschließenden Schneidkantenpräparation die mikroskopischen Geometrien der Schneidkanten sicher und zuverlässig beurteilen und somit ihre Eigenschaften gewährleisten. „Die Zoller Messtechnik sorgt dafür, dass Fertigungsbetriebe exakte und reproduzierbare Messdaten zu den mikrogeometrischen Eigenschaften ihrer Zerspanungswerkzeuge erhalten. Damit trägt das Messen entscheidend zu höchster Prozesssicherheit bei“, verdeutlicht Wolfgang Huemer abschließend. Das betreffe zum einen das Schleifen und das Verrunden der Schneidkanten beim Werkzeughersteller, zum anderen den Einsatz der Werkzeuge in der Fertigung. Für seine Messgeräte ist Zoller nach unterschiedlichen Kriterien zertifiziert und verfügt selbst über ein akkreditiertes Mess- und Prüflabor nach DIN EN ISO 17025:2018.