Messtechnik für Granit – auf den Mikrometer genau
Granit erfüllt die Anforderungen moderner Messtechnik im Maschinenbau. Erfahrungen im Bau von Mess- und Prüfständen sowie Koordinatenmessgeräten zeigen, dass Granit gegenüber herkömmlichen Werkstoffen deutliche Vorteile bietet. Der Grund dafür ist folgender:
Die Entwicklung der Messtechnik in den letzten Jahren und Jahrzehnten ist auch heute noch spannend. Genügten anfangs einfache Messmethoden wie Messbretter, Messbänke, Prüfstände etc., wurden mit der Zeit die Anforderungen an Produktqualität und Prozesssicherheit immer höher. Die Messgenauigkeit wird durch die Grundgeometrie des verwendeten Blechs und die Messunsicherheit des jeweiligen Tasters bestimmt. Messaufgaben werden jedoch komplexer und dynamischer, die Ergebnisse müssen präziser werden. Dies läutet den Beginn der räumlichen Koordinatenmesstechnik ein.
Genauigkeit bedeutet, Verzerrungen zu minimieren
Ein 3D-Koordinatenmessgerät besteht aus einem Positioniersystem, einem hochauflösenden Messsystem, schaltenden bzw. messenden Sensoren, einem Auswertesystem und einer Messsoftware. Um eine hohe Messgenauigkeit zu erreichen, muss die Messabweichung minimiert werden.
Der Messfehler ist die Differenz zwischen dem vom Messgerät angezeigten Wert und dem tatsächlichen Referenzwert der geometrischen Größe (Kalibriernormal). Der Längenmessfehler E0 moderner Koordinatenmessgeräte (KMGs) beträgt 0,3+L/1000µm (L ist die gemessene Länge). Die Konstruktion von Messgerät, Messtaster, Messstrategie, Werkstück und Anwender hat einen wesentlichen Einfluss auf die Längenmessabweichung. Die mechanische Konstruktion ist der beste und nachhaltigste Einflussfaktor.
Die Anwendung von Granit in der Messtechnik ist einer der wichtigsten Faktoren, die die Konstruktion von Messgeräten beeinflussen. Granit ist ein hervorragendes Material für moderne Anforderungen, da es vier Anforderungen erfüllt, die die Ergebnisse genauer machen:
1. Hohe Eigenstabilität
Granit ist ein Vulkangestein, das aus drei Hauptbestandteilen besteht: Quarz, Feldspat und Glimmer, das durch die Kristallisation von Gesteinsschmelzen in der Erdkruste entsteht.
Nach Tausenden von Jahren der „Alterung“ weist Granit eine gleichmäßige Textur und keine inneren Spannungen auf. Impalas sind beispielsweise etwa 1,4 Millionen Jahre alt.
Granit hat eine große Härte: 6 auf der Mohs-Skala und 10 auf der Härteskala.
2. Hohe Temperaturbeständigkeit
Im Vergleich zu metallischen Werkstoffen weist Granit einen geringeren Ausdehnungskoeffizienten (ca. 5µm/m*K) und eine geringere absolute Ausdehnungsrate auf (z. B. Stahl α = 12µm/m*K).
Die geringe Wärmeleitfähigkeit von Granit (3 W/m*K) sorgt im Vergleich zu Stahl (42-50 W/m*K) für eine langsame Reaktion auf Temperaturschwankungen.
3. Sehr gute Vibrationsreduzierung
Aufgrund der gleichmäßigen Struktur weist Granit keine Eigenspannungen auf. Dies reduziert Vibrationen.
4. Dreikoordinaten-Führungsschiene mit hoher Präzision
Granit, ein natürlicher Hartstein, wird als Messplatte verwendet und lässt sich mit Diamantwerkzeugen sehr gut bearbeiten, wodurch Maschinenteile mit hoher Grundpräzision entstehen.
Durch manuelles Schleifen kann die Genauigkeit der Führungsschienen im Mikrometerbereich optimiert werden.
Beim Schleifen können lastabhängige Bauteilverformungen berücksichtigt werden.
Dadurch entsteht eine stark komprimierte Oberfläche, die den Einsatz von Luftlagerführungen ermöglicht. Luftlagerführungen sind aufgrund der hohen Oberflächenqualität und der berührungslosen Bewegung der Welle äußerst genau.
abschließend:
Die inhärente Stabilität, Temperaturbeständigkeit, Schwingungsdämpfung und Präzision der Führungsschiene sind die vier Haupteigenschaften, die Granit zu einem idealen Material für Koordinatenmessgeräte machen. Granit wird zunehmend bei der Herstellung von Mess- und Prüfständen sowie bei Koordinatenmessgeräten für Messplatten, Messtische und Messgeräte verwendet. Aufgrund der steigenden Präzisionsanforderungen an Maschinen und Maschinenbauteile wird Granit auch in anderen Branchen eingesetzt, z. B. bei Werkzeugmaschinen, Lasermaschinen und -systemen, Mikrobearbeitungsmaschinen, Druckmaschinen, optischen Maschinen, Montageautomatisierung, Halbleiterverarbeitung usw.
Veröffentlichungszeit: 18. Januar 2022