Témata
Reklama

Modernizace hodnocení textury a tvaru povrchu

Ve vývoji technologií měření a hodnocení kvality funkčních povrchů jsou nepřetržitě rozvíjeny a uplatňovány nové metody zpracování změřených dat, které mají zajistit co nejdokonalejší prakticky využitelnou charakteristiku zkoumaného povrchu.

V současné době již často nejde jen o získání výsledků obecného měření, ale naopak o kontrolu povrchů připravovaných pro určitou funkci. Tyto povrchy mají již definované vlastnosti a dokončují se technologickými metodami, které mají zajistit optimální texturu, případně tvar povrchu pro zlepšení předpokládané funkce. Například využitím měření kruhovitosti a 3D kontroly golfových míčků s hexagonálními dolíky lze zlepšit jejich aerodynamické vlastnosti. Tak je možné nejen upravit aerodynamické vlastnosti povrchu, ale i výrazně ovlivnit jeho třecí vlastnosti nebo cíleně upravit optickou charakteristiku povrchu. Pro kvantifikaci nebo predikci funkce většinou nevystačíme s měřením pouze jednoho profilu povrchu.

Společnost Taylor Hobson dlouhodobě rozvíjí a zdokonaluje vlastní program Talyprofil. V současné době je program využitelný jak pro přístroje měřící texturu povrchu (Form Talysurf), tak i pro kruhoměry (Talyrond) nebo pro kombinované zpracování výsledků z obou měření. Program je nyní připraven pro zpracování dat získaných kontaktními i bezkontaktními metodami měření. Představenými novými funkcemi a metodami hodnocení textury a tvaru povrchu firma rozšiřuje praktické možnosti kontroly kvality povrchu.

Reklama
Reklama
Reklama

Analýza povrchu Twist

Těsnění rotujících součástí (hřídelů) se provádí zpravidla polymerovým kruhovým těsněním. Praxe ukázala, že větší vliv než drsnost povrchu mají na případné prosakování šroubovité stopy po nástroji na povrchu hřídele. V závislosti na hloubce a vlnové délce stop mohou tyto vyvolat sací účinek a „přemostit“ ložisko, které tak ztrácí svoji těsnící funkci.

Snímání povrchu na kruhoměru Talyrond pro analýzu profilu Twist

Firma Daimler připravila program speciální analýzy povrchu v režimu 3D, který zjistí uvedený spirálovitý efekt. Pro analýzu je nutné snímat řadu stop ve směru osy součásti. Takto je zachyceno několik šroubovitých stop na povrchu. Kvantifikace stop (plocha příčného řezu, počet a hloubka stop apod.) zajistí hlavní přínos této analýzy, kterým je predikce funkčního chování povrchu před vlastní montáží celku. Tato kontrola tím přináší výrobcům ložisek i těsnění výrazné úspory finanční a časové. Současně se vyloučí subjektivní vliv na hodnocení netěsnosti uzlu a definují podmínky (tolerancí) pro kvalitní těsnění.

Ložiska s profilovaným povrchem

Konstrukce povrchu ložisek s prohlubněmi zajišťuje udržení oleje v ložisku i v klidovém stavu. Samozřejmě lze snížením viskozity oleje redukovat tření a snížit spotřebu maziva, nicméně se v klasickém ložisku mazivo po jeho zastavení neudrží. Problémem se ukázalo jak přednosti profilovaných povrchů kontrolovat a případně mazací účinek regulovat. Společnost Taylor Hobson připravila program měření povrchu prohlubní: při standardním měření kruhovitosti diamantovým hrotem 5μm lze měřit až 500 rovin s roztečí 10 μm. Každá rovina obsahuje 72 000 datových bodů. Celé měření je automaticky spojeno do jednoho 3D souboru. Takto získaný 3D profil povrchu lze novým programem zpracovat v módu 2D nebo 3D a zajistit automatické vyjmutí charakteristiky zahloubení.

Metodou 2D je z dat získaných na válcové ploše vyjmuta lineární stopa, a to tak, že stopa prochází nejnižšími body všech prohlubní. U lineární stopy program umožní hodnotit maximální, minimální a průměrnou výšku převýšení nebo maximální i průměrnou plochu průřezu. Program umožňuje i 3D vyjmutí profilu podél řady zahloubení. Přitom u každého jednotlivého zahloubení z vyčleněného povrchu lze stanovit maximální rozměry profilu, Pt, plochu i nezaplněný objem. Společnost Taylor Hobson jako jediná nabízí komplexní řešení uvedeného problému metodou kontaktního i bezkontaktního měření a to v dílenském i laboratorním prostředí. Program je využitelný jak při měření přístroji Talyrond, tak i CCI.

Kontrola velikosti a objemu prohlubně patří mezi kritické funkční parametry ložiska. Malá prohlubeň nezajistí dostatečné mazání a způsobí nadměrné opotřebení povrchu ložiska.

Programové automatické vyjmutí prohlubně a následná analýza vylučuje subjektivní pohled na její funkci a přispěje ke zlepšení mazání, tedy ke zvýšení kvality celého výrobku.

Zobrazení jednoho zahloubení profilovaného povrchu ložiska ze 3D analýzy

Kompenzace úhlu šroubovice

Nový program Helix Angle Compensation umožní měření profilu povrchu vzhledem k ose součásti jako základ pro kompenzaci a korekci úhlu šroubovice. Program je připraven pro kontrolu vnitřních a vnějších profilů kuličkových šroubů, pro získání výsledků podél kontaktních bodů kuliček. Významnou předností je i měření vnitřních povrchů, kde je nastavení polohy obtížné nebo zcela nemožné. Výhodou je možnost měřit současně více drah bez ztráty času vyrovnáváním kontaktních poloh.
Kontrola kuličkových šroubů na přístrojích Talyrond a Form Talysurf umožní i měření dvou drah vzhledem k ose součásti. Zjištěné parametry (průměr a rozteč středů kuliček, úchylky tvaru, jakost povrchu apod.) potom umožní korekci úhlu šroubovice, což patří k důležitým částem kontroly. Přínosem metody je také možnost predikce pohybu kuličky kolem osy součásti i zcela automatické měření rovnoběžnosti mezi kuličkami, jejich radiálního pohybu a jakosti povrchu. To vše časově velmi úsporně a bez snížení výkonnosti kontroly.

Kontaktní snímání profilu povrchu kuličkového šroubu

Morfologická filtrace

Funkce morfologické filtrace umožní uživateli změnu profilu simulací odvalování kuličky po povrchu. Filtraci je možné využít pro data změřené kruhovitosti, rovinnosti a textury povrchu, tzn., že ji lze uplatnit při kontrole profiloměry (Form Talysurf) i kruhoměry (Talyrond). Software je použitelný pro vnitřní nebo vnější povrchy, zajistí výsledky více profilů z jednoho měření. Například provedené měření kruhovitosti nebo textury povrchu diamantovým snímacím hrotem se uloží, aplikací filtrace a zadáním velikosti kuličky se provede konverze uložených dat v nové filtrované hodnoty a vytvoří se tak další profil. Získá se tak efektivně „nové“ simulované měření, aniž bychom znovu povrch snímali kuličkou.

Přínosem morfologické filtrace je získání dvou i více měření z jedné stopy uplatněním simulací, tedy časově velmi úsporně. Aplikace může zlepšit kontrolu kruhovitosti a opakovatelnosti tvaru. Výhodou je i univerzálnost využití morfologické filtrace.
Prezentovanou filtraci úspěšně využívá řada výrobců (především výrobců ložisek). Například společnost Schaeffer využitím této filtrace zjednodušila a zredukovala kontrolu oběžných drah ložisek, takže ji zkrátila o dvě separátní měření. Podobně upravila i firemní standard, který nyní předepisuje měření poloměrů a tvaru kuličkou, zatímco texturu povrchu snímá diamantovým hrotem.

Dominantní vlnová délka

Dominantní vlnové délky profilu povrchu jsou funkčně důležité v mnoha průmyslových aplikacích, jako jsou například povrchy ložisek nebo těsnících ploch součástí, kde mohou způsobit nežádoucí efekty jako je chvění nebo prosakování kapalinného média. Vznik dominantních vlnových délek má řadu příčin, z nichž mezi nejčastější patří nedostatky výrobního procesu, například kmitání řezného nástroje apod.

Funkce analýzy dominantní vlnové délky (Dominant Wavelength) v programu Ultra zajistí vyhodnocení dvou největších vlnových délek na profilu povrchu. K tomu poslouží měření a hodnocení výšek nerovností (průměrná, výstupek/prohlubeň) nebo vlnových délek nerovností (Sm, max. a min.). Poté jsou tyto přesně definované tvary profilu povrchu odstraněny, a to před provedením Fourierovy transformace změřených dat, kterou se zjišťují frekvence. Takto jsou dvě největší frekvence nerovností povrchu z další analýzy vyloučeny. Grafické výsledky analýzy zobrazí základní profil povrchu a zjištěné dvě dominantní vlnové délky (WD1 a WD2).

Imeco TH

Ing. Zdeněk Novák

novakzdene@seznam.cz

Reklama
Související články
Moderní kontrola jakosti povrchu Metrology 4.0

Rozvoj a inovace výrobních metod a prostředků vyžaduje měřicí i hodnoticí techniku na odpovídající úrovni. Přední výrobci měřicí techniky se proto zaměřují na komplexní rozvoj metrologie. Výsledkem pokroku v rozsahu, přesnosti i rozlišení měření, zvětšování univerzálnosti aplikace, vyšší automatizace i uplatnění moderních výrobních metod je progresivní metrologický systém Metrology 4.0.

Zvýšení přesnosti a univerzálnosti měření charakteristik povrchu

K úspěšnosti předního výrobce měřicí techniky společnosti Taylor Hobson Ltd., Velká Británie, kterou v České republice a na Slovensku zastupuje firma Imeco TH, s.r.o., přispívá i těsná spolupráce s uživateli a reakce na současné potřeby průmyslu. Taylor Hobson se proto zaměřil na dominantní prvky výrobních procesů, které jsou rozhodující pro řízení kvality v přesném průmyslu. Poslední vývoj měřicí techniky pro měření charakteristik povrchu přinesl několik novinek, které najdou uplatnění tam, kde přesnost, rychlost a univerzálnost prostředků kontroly hrají klíčovou roli.

Moderní metrologie pro kontrolu povrchu optiky

S vývojem tradiční sférické optiky se postupně celkově zvětšují její rozměry i hmotnost. S cílem zvýšit přesnost a zlepšit funkční vlastnosti se jednotlivé optické komponenty kombinují. Přitom v uplynulém období progresivní optické konstrukce využívaly asférickou a difrakční optiku k redukci počtu dílů sestavy. Jedna asférická nebo difrakční čočka může nahradit několik konvenčních sférických čoček, což umožní snížit hmotnost, cenu i potřebný prostor, ale především získat kompaktnější a výkonnější optický systém.

Související články
Pokrokové 3D měření a hodnocení povrchu

Vývoj měřicí techniky kontrolující jakost povrchu součástí je dlouhodobě zaměřen na zvyšování technické úrovně výrobků i procesů jejich zhotovování, jako je přesnost nebo rychlost měření. Současně ovšem akcentuje i požadavky uživatelů a potřeby trhu, které často rozšiřují aplikační možnosti uplatnění a ekonomickou efektivnost kontroly. Příkladem může být zvyšování úrovně univerzálnosti metod měření nebo srovnatelnosti výsledků získaných dotykovou a bezdotykovou metodou kontroly povrchu.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Vyšší kvalita kontroly textury a tvaru povrchu

Vývoj měřicí techniky pro kontrolu jakosti povrchu sledující zvýšení technologické úrovně a rozsahu měřených vlastností se v poslední době soustřeďuje na zjednodušení seřizování a obsluhy přístrojů, tedy praktické zvýšení jejich využitelnosti ve velkosériové výrobě.

Novinky v kontrole textury a tvaru povrchu

Rozvoj metrologických metod a prostředků kontroly jakosti povrchu posunuje kupředu nejen úroveň znalostí o vlastnostech povrchu, ale i vztahu mezi charakteristikou povrchu a jeho připraveností pro předpokládanou funkci. Přední výrobce měřící techniky Taylor Hobson, jenž je na tuzemském trhu zastupován firmou Imeco TH představil následující novinky v kontrole a hodnocení vlastností povrchu.

Metrology 4.0 - zní to dobře, ale co to je?

Digitalizace, Průmysl 4.0 a další. To jsou všudypřítomné pojmy moderního průmyslového odvětví. Objevují se další a další metody, přístupy a teorie, které hledají recept na řešení současných výzev průmyslové výroby - optimalizace procesu výroby, náhrada nedostupné pracovní síly, plynulý management vstupů a výstupů, zajištění vysoké kvality produkce a další.

Prediktivní diagnostika přesnosti CNC strojů

Jak přesný je náš stroj? Můžeme jeho parametry nějak zlepšit? Je stále ještě ve stavu, který předpokládáme? Často je obráběcí stroj pro uživatele černou skříňkou, která v optimálním případě produkuje shodné výrobky. Nemusí to tak zůstat a stav strojů lze i cíleně zlepšovat.

Měření v rámci celého výrobního řetězce

Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

Flexibilní multisenzorová technologie

Měřicí stroj Werth ScopeCheck FB DZ umožňuje díky dvěma nezávislým senzorovým osám provádět bez omezení rozličná multisenzorová měření. Po demontáži skleněného stolu s jednotkou spodního osvitu je možné přímo na měřicím stole umístit a měřit také těžké obrobky.

Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

Měřicí technika se stává součástí výrobních strojů

Vzhledem k tomu, že jednou z aktivit České metrologické společnosti, z. s., je mimo jiné také sledování prezentace aktuálních metrologických novinek, trendů vývoje a zastoupení metrologie na veletrzích pořádaných v České republice i v zahraničí, navštívili jsme mimo jiné veletrh Toolex 2017, který se již po desáté konal v polském městě Sosnowiec na třetím největším výstavišti v Polsku – Expo Silesia.

Velmi přesný měřicí stroj pro výpočetní tomografii

Nový model TomoCheck S HA (High Accuracy) 200 společnosti Werth Messtechnik GmbH se senzorem pro výpočetní tomografii je aktuálně nejpřesnějším souřadnicovým měřicím strojem na světě.

Další krok pro efektivnější měření

Společnost Faro Technologies představila novou řadu měřicích ramen Faro Quantum, čímž opět zvýšila výkonnost procesu kontroly výroby díky nejlepším parametrům v této třídě měřicích přístrojů, vylepšené ergonomii a mobilitě.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit