Messtechnik für Granit – Genauigkeit im Mikrometerbereich
Granit erfüllt die Anforderungen moderner Messtechnik im Maschinenbau. Die Erfahrung in der Herstellung von Mess- und Prüfständen sowie Koordinatenmessmaschinen hat gezeigt, dass Granit gegenüber traditionellen Werkstoffen deutliche Vorteile bietet. Der Grund dafür ist folgender:
Die Entwicklung der Messtechnik in den letzten Jahren und Jahrzehnten ist nach wie vor faszinierend. Anfänglich genügten einfache Messmethoden wie Messplatten, Messbänke und Prüfstände, doch mit der Zeit stiegen die Anforderungen an Produktqualität und Prozesssicherheit stetig. Die Messgenauigkeit wird durch die Grundgeometrie des verwendeten Blechs und die Messunsicherheit des jeweiligen Messfühlers bestimmt. Da Messaufgaben jedoch immer komplexer und dynamischer werden, müssen die Ergebnisse präziser sein. Dies markiert den Beginn der räumlichen Koordinatenmesstechnik.
Genauigkeit bedeutet, Verzerrungen zu minimieren.
Eine 3D-Koordinatenmessmaschine besteht aus einem Positioniersystem, einem hochauflösenden Messsystem, Schalt- oder Messsensoren, einem Auswertungssystem und einer Messsoftware. Um eine hohe Messgenauigkeit zu erzielen, 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 (KMG) beträgt 0,3 + L/1000 µm (L ist die gemessene Länge). Die Konstruktion des Messgeräts, des Messtasters, der Messstrategie, des Werkstücks und des Anwenders haben einen signifikanten Einfluss auf die Längenmessabweichung. Die mechanische Konstruktion ist der wichtigste und nachhaltigste Einflussfaktor.
Die Verwendung von Granit in der Messtechnik ist einer der wichtigsten Faktoren, die die Konstruktion von Messmaschinen beeinflussen. Granit ist ein hervorragendes Material für moderne Anforderungen, da es vier Anforderungen erfüllt, die zu genaueren Ergebnissen führen:
1. Hohe inhärente Stabilität
Granit ist ein vulkanisches Gestein, das aus drei Hauptbestandteilen besteht: Quarz, Feldspat und Glimmer. Es entsteht durch die Kristallisation von Gesteinsschmelzen in der Erdkruste.
Nach Jahrtausenden der „Alterung“ weist Granit eine gleichmäßige Textur und keine inneren Spannungen auf. Impalas beispielsweise sind etwa 1,4 Millionen Jahre alt.
Granit besitzt eine hohe Härte: 6 auf der Mohs-Skala und 10 auf der Härteskala.
2. Hohe Temperaturbeständigkeit
Im Vergleich zu metallischen Werkstoffen weist Granit einen niedrigeren 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 für eine langsame Reaktion auf Temperaturschwankungen im Vergleich zu Stahl (42-50 W/m*K).
3. Sehr gute Vibrationsdämpfungswirkung
Aufgrund seiner gleichmäßigen Struktur weist Granit keine Eigenspannungen auf. Dies reduziert Vibrationen.
4. Drei-Koordinaten-Führungsschiene mit hoher Präzision
Granit, ein aus Naturstein bestehender harter Stein, wird als Messplatte verwendet und lässt sich mit Diamantwerkzeugen sehr gut bearbeiten, wodurch Maschinenteile mit hoher Grundgenauigkeit entstehen.
Durch manuelles Schleifen kann die Genauigkeit der Führungsschienen bis in den Mikrometerbereich optimiert werden.
Beim Schleifen können lastabhängige Bauteilverformungen berücksichtigt werden.
Dadurch entsteht eine stark verdichtete Oberfläche, die den Einsatz von Luftlagerführungen ermöglicht. Luftlagerführungen zeichnen sich durch hohe Präzision aus, die auf die hohe Oberflächenqualität und die berührungslose Wellenbewegung zurückzuführen ist.
abschließend:
Die inhärente Stabilität, Temperaturbeständigkeit, Schwingungsdämpfung und Präzision der Führungsschiene sind die vier Haupteigenschaften, die Granit zu einem idealen Material für Koordinatenmessgeräte (KMG) machen. Granit findet zunehmend Verwendung in der Fertigung von Mess- und Prüfständen sowie in KMG für Messplatten, Messtische und Messgeräte. Aufgrund der steigenden Präzisionsanforderungen an Maschinen und Maschinenkomponenten wird Granit auch in anderen Branchen eingesetzt, beispielsweise im Werkzeugmaschinenbau, bei Lasermaschinen und -systemen, Mikrobearbeitungsmaschinen, Druckmaschinen, optischen Maschinen, in der Montageautomatisierung und in der Halbleiterverarbeitung.
Veröffentlichungsdatum: 18. Januar 2022