- berührungslose Messung der Innendurchmesser-Ovalität
- berührungslose Messung von Objekten mit zwei Durchgangsbohrungen unterschiedlichen Durchmessers;
- Genauigkeit bis zu ±0,005 µm;
- Auflösung 6400 Punkte/Umdrehung.
- hochgenaue automatisierte Messungen von Bohrungen mit kleinem Durchmesser
- berührungslose Messung von Innen- und Außendurchmesser, Länge, Foliendicke und Schweißnahtbreite laminierter Rohre.
CNC-Bearbeitungszentren arbeiten in Toleranzbereichen, in denen eine Abweichung von wenigen Mikrometern darüber entscheidet, ob ein Teil die Prüfung besteht oder zu Ausschuss wird. Diese Präzision über eine komplette Produktionsschicht hinweg zu halten — unter Berücksichtigung von Temperaturdrift, Werkzeugverschleiß, Spindel-Rundlaufabweichung und Schwankungen der Aufspannung — erfordert mehr als regelmäßige manuelle Kontrollen. Es erfordert eine Messung, die direkt in den Bearbeitungsprozess integriert ist.
Riftek entwickelt Laser- und optische Messsysteme, die für die Integration in CNC-Maschinen konzipiert sind: von einzelnen Sensoren, die innerhalb des Arbeitsraums montiert werden, bis hin zu vollständigen Inline-Messstationen, die Maßdaten in Echtzeit an die Maschinensteuerung zurückführen.
Die Rolle der Messung im CNC-Prozess
Die Laser- und optische Messung in CNC-Umgebungen deckt drei verschiedene Prozessstufen ab.
Die Messung vor dem Prozess legt die Ausgangsbasis fest: Werkstückgeometrie, Vorrichtungsposition und Werkzeugparameter werden vor Beginn der Zerspanung überprüft. Dies eliminiert Einrichtungsfehler und stellt sicher, dass das Bearbeitungsprogramm auf Basis genauer Referenzdaten ausgeführt wird.
Die In-Prozess-Messung überwacht das Teil während der Bearbeitung. Innerhalb der Arbeitszone positionierte Sensoren erfassen Maßdaten zwischen den Arbeitsgängen und ermöglichen es dem Controller, Abweichungen vor dem nächsten Durchgang zu kompensieren. Dies ist besonders wertvoll bei mehrstufigen Arbeitsgängen an komplexen Komponenten, bei denen die Anhäufung kleiner Fehler über aufeinanderfolgende Aufspannungen ein bekanntes Risiko darstellt.
Die Nachprozessmessung führt die abschließende Maßprüfung des fertigen Teils durch, während es in der Vorrichtung verbleibt. Das Annehmen oder Ablehnen eines Teils an der Maschine — bevor es zur Koordinatenmessmaschine oder manuellen Prüfung übergeht — reduziert die Zykluszeit und ermöglicht sofortige Korrekturmaßnahmen, wenn eine Abweichung erkannt wird.
Messtechnologien
Die CNC-Messsysteme von Riftek basieren auf Lasertriangulation, 2D-Laserabtastung, 3D-Laserabtastung und optischen Mikrometertechnologien, ausgewählt und konfiguriert entsprechend der spezifischen Messaufgabe.
Laser-Triangulationssensoren messen Punktabstand oder Weg mit hoher Genauigkeit und schneller Reaktion — im Bereich von 2 mm bis 2,5 m, mit einem Messfehler von bis zu ±1 µm und einer Abtastfrequenz von bis zu 160 kHz. Montiert an der Spindel, einem Kreuzschlitten oder einer festen Halterung im Inneren des Maschinengehäuses erfassen sie Oberflächenposition, Teilehöhe, Stufengeometrie und Profilabweichungen berührungslos. Diese Sensoren sind sowohl in Blau- als auch in IR-Laserversionen erhältlich und eignen sich gut für die Integration in den Arbeitsraum von Bearbeitungszentren, Schleifmaschinen und Drehzentren.
2D-Laserscanner erfassen vollständige Querschnittsprofile in einem einzigen Messdurchlauf über Bereiche von 10 mm bis 1010 mm, mit einer Linearität von 0,01% F.S. und Abtastraten von bis zu 16,000 Profilen pro Sekunde. Eine Laserlinie wird auf die Oberfläche projiziert und das reflektierte Profil von einem hochauflösenden Detektor erfasst, wodurch vollständige Geometriedaten – Durchmesser, Rundheit, Konturform und Oberflächenmerkmale – über die gesamte Messzone gleichzeitig gewonnen werden. Blaue und IR-Laserversionen sind je nach Oberflächenmaterial und Reflexionsanforderungen verfügbar.
3D-Laserscanning-Systeme erweitern die 2D-Profilerfassung zur vollständigen Volumenmessung. Durch die Kombination mehrerer Profilaufnahmen über die Objektgeometrie hinweg wird ein vollständiges 3D-Modell der Bauteiloberfläche rekonstruiert. Das ermöglicht die Erkennung von Formabweichungen, Oberflächenfehlern und komplexen Geometriemerkmalen, die sich mit Punkt- oder Linienmessung allein nicht erfassen lassen. Im CNC-Umfeld ist das 3D-Scannen besonders wirkungsvoll bei der Prüfung komplexer bearbeiteter Bauteile — Querlenker, Wellen, Schmiede- und Gussteile —, bei denen ein vollständiger Oberflächenvergleich mit der CAD-Sollgeometrie erforderlich ist.
Drahtlose Sensoren zur Innendurchmessermessung ermöglichen die berührungslose Messung des Innendurchmessers direkt in der Maschinenspindel und übertragen die Daten ohne Kabelverbindung. Damit lässt sich die Bohrung innerhalb des Bearbeitungszyklus messen, wobei die Ergebnisse der CNC-Steuerung unmittelbar zur Kompensation zur Verfügung stehen. Das System erfasst die Ovalität des Innendurchmessers und unterstützt die Korrektur von Bohr- und Reibvorgängen im geschlossenen Regelkreis.
Absolute Linearpositionssensoren bieten einen alternativen Ansatz zur Weg- und Positionsmessung innerhalb der Maschinenstruktur, mit Bereichen von 3 bis 55 mm und einer Auflösung bis zu 0,1 µm. Ihr absolutes Messprinzip eliminiert die Notwendigkeit eines Referenzlaufs nach dem Einschalten und macht sie zuverlässig für die Integration in Präzisionspositioniertische und Werkzeugeinstellsysteme.
Optische Mikrometer — sowohl 1D als auch 2D — messen Außendurchmesser, Breite, Spalt und Kantenposition durch Schattenprojektion. Optische 1D-Mikrometer decken Bereiche von 5 mm bis 100 mm mit einem Messfehler von ±0,3 µm und einer Abtastrate bis zu 10,000 Hz ab. Optische 2D-Mikrometer erweitern dies auf die Inline-Maßmessung von Chargen über Bereiche von 8×10 mm bis 60×80 mm, mit einer Genauigkeit von ±0,5 µm und einer Integrationszeit unter 15 µs. Diese eignen sich gut für die kontinuierliche berührungslose Messung rotierender oder bewegter Komponenten bei Produktionsgeschwindigkeit.
Werkzeugmessung und -prüfung
Eine genaue Werkzeugmessung ist eine Voraussetzung für die Maßhaltigkeit in der CNC-Produktion. Werkzeuglänge, Durchmesser, Rundlaufabweichung und die Integrität der Schneidkante wirken sich direkt auf die Geometrie der bearbeiteten Oberfläche aus. Das manuelle Werkzeugeinrichten führt zu Streuungen durch den Bediener und verbraucht Maschinenzeit.
Laserbasierte Werkzeugmesssysteme automatisieren diesen Prozess. Ein im Arbeitsbereich der Maschine positionierter Laserstrahl wird durch das rotierende Werkzeug unterbrochen; der Controller berechnet aus dem Unterbrechungsmuster die Werkzeuglänge und den Werkzeugdurchmesser und aktualisiert die Offsets automatisch. Dies macht manuelle Eingaben überflüssig, verkürzt die Rüstzeit und stellt sicher, dass Werkzeugverschleiß oder -bruch erkannt wird, bevor er das nächste Teil beeinträchtigt.
Integration mit CNC-Steuerungen
Die Messsysteme von Riftek unterstützen die direkte Integration mit CNC-Steuerungen der wichtigsten Hersteller. Die Daten werden über Standardschnittstellen — digitale I/O, RS-232/485, Ethernet und Analogausgänge — übertragen und können verwendet werden, um Werkzeugkorrekturen zu aktualisieren, eine Prozesskompensation auszulösen oder Toleranzüberschreitungen zur Überprüfung durch den Bediener zu kennzeichnen.
Die Systeme sind mit automatisierten Produktionsumgebungen kompatibel und unterstützen eine geschlossene Prozessregelung, bei der die Messergebnisse die Bearbeitungsparameter ohne manuellen Eingriff steuern. Dies ist besonders relevant in der mannlosen Fertigung sowie in der Fertigung mit hoher Variantenvielfalt und geringen Stückzahlen, bei der eine gleichbleibende Maßhaltigkeit über wechselnde Teileprogramme und Werkzeugkonfigurationen hinweg gewährleistet werden muss.
Alle Systeme sind so konzipiert, dass sie zuverlässig im Inneren von CNC-Maschinengehäusen arbeiten: abgedichtet gegen das Eindringen von Kühlmittel, beständig gegen Späne und Schwingungen und stabil über den in Fertigungsumgebungen typischen Temperaturbereich.
Anwendungen und Branchen
Riftek Laser- und optische CNC-Messsysteme werden in der Präzisionstechnik, in der Herstellung von Automobil- und Luftfahrtkomponenten, in der Produktion medizinischer Geräte, im Formen- und Werkzeugbau und in der allgemeinen Metallbearbeitung eingesetzt. Zu den Messaufgaben gehören die Durchmesserkontrolle von gebohrten und gedrehten Merkmalen, die Profilprüfung von gefrästen Oberflächen, die Messung der Werkzeuglänge und Rundlaufabweichung, die Bohrungsmessung nach dem Bohren und Reiben, der 3D-Oberflächenvergleich komplexer bearbeiteter Teile mit der Nenngeometrie und die Oberflächenpositionsmessung zur Vorrichtungsprüfung und Teileausrichtung.
CNC-Messlösungen von Riftek
Riftek entwickelt und fertigt CNC-Messsysteme im eigenen Haus, von einzelnen Sensorelementen bis hin zu kompletten integrierten Lösungen mit Montagehardware, Verkabelung und Controller-Schnittstellensoftware. Die Systeme sind auf bestimmte Maschinentypen, Teilegeometrien und Prozessanforderungen konfigurierbar, wobei bereits in der Spezifikationsphase eine anwendungstechnische Unterstützung verfügbar ist.
Mit über 30 Jahren Erfahrung in der optoelektronischen Messtechnik und Installationen in mehr als 70 Ländern bietet Riftek Messtechnik, die eine konsistente Maßkontrolle über den gesamten CNC-Bearbeitungsprozess hinweg liefert. Kontaktieren Sie unsere Ingenieure, um die richtige Konfiguration für Ihre Anwendung zu definieren.