Oberflächencharakterisierung mittels konfokaler 3D-Mikroskopie und deren Einsatz in der spanenden Fertigung

Engbert, T.^{1, a}; Valentin, J.^{2, b}; Kessler, N.^{1, c}; Weinert, K.^{1, d}

1)

Institut für Spanende Fertigung, Universität Dortmund, Baroper Str. 301, 44227 Dortmund

2)

NanoFocus AG, Lindnerstraße 98, 46149 Oberhausen

a) engbert@isf.de; b) info@nanofocus.de; c) kessler@isf.de; d) weinert@isf.de

Kurzfassung

Die in der Industrie bislang verwendeten, zweidimensional messenden mechanischen Tast-schnittverfahren benötigen lange Messzeiten und sind nur schwer zu automatisieren. Der Einsatz der konfokalen 3D-Mikroskopie gestattet hingegen schnelle und dreidimensionale Messungen ohne die Gefahr, die Tastspitze oder das Bauteil zu beschädigen. Die Auflösung des Verfahrens liegt dabei im Nanometerbereich. Das optische Verfahren liefert hochauflösende Darstellungen, die eine umfassende flächenhafte Beurteilung der Oberflächenqualität technischer Bauteile ermöglicht.

Der Einsatz eines konfokalen 3D-Mikroskops ermöglicht es, sowohl Werkstück- als auch Werkzeugoberflächen qualitativ und quantitativ hinsichtlich Oberflächenkennwerten wie gemittelter Rautiefe Rz, arithmetischem Mittenrauwert Ra und darüber hinaus auch bezüglich flächenbezogener Kennwerte wie dem arithmetischen Flächenrauwert Sa beurteilen zu können. Die Anwendungsbereiche der konfokalen 3D-Mikroskopie in der spanenden Fertigung sind dabei sehr vielseitig. Eingehende Analysen der Bearbeitungsergebnisse sind häufig Grundlage zur Charakterisierung von Fertigungsprozessen. Die Vermessung geometrischer Größen von Werkzeugwirkelementen definiert die Eingriffsbedingungen an der Schneide. Der vorliegende Beitrag beschreibt einerseits das Messprinzip der konfokalen 3D-Mikroskopie und stellt andererseits anhand von exemplarischen Messergebnissen des-sen Nutzen im Bereich der spanenden Fertigung dar.

Schlüsselwörter

Konfokale 3D-Mikroskopie, Reiben mit Mehrschneidenreibahlen, Hartbearbeitung, Grat-vermessung, Aluminiumbearbeitung

Veröffentlichung

In: Tagungsband „Photogrammetrie, Laserscanning, Optische 3D-Messtechnik. Beiträge der Oldenburger 3D-Tage 2007“, 2007, Heidelberg, Luhmann; Müller (Hrsg.), ISBN 978-3-87907-447-1, S. 96-107