Farbkodiertes 3D-Bild.

Lunker sind störende Unregelmäßigkeiten auf Oberflächen. Um sie zu entdecken, bietet Mahr mit dem Weißlichtinterferometer „MarSurf WS1“ eine innovative Lösung. Schnelle, hochgenaue und berührungslose 3D-Erfassung von Mikrotopografien liefern Profilmerkmale bis in den Nanobereich, ergänzen die herkömmliche 2D-Messung und sind damit geeignet Lunkern auf die Spur zu kommen.

Stellen wir uns vor, wir öffnen eine Blechdose mit einem Dosenöffner. Dort, wo sich der Deckel ablöst, bilden sich unregelmäßige, scharfe Gra-te und der Deckel bleibt üblicherweise hängen. Und jetzt stellen wir uns vor, die Dose hat die Maße von lediglich 0,01 mm Durchmesser und 1,2 µm Tiefe. So in etwa sehen Lunker aus, die durch Einschlüsse von Kugelgrafit in Gussteilen entstehen und bei einer Bearbeitung des Materials „geöffnet“ werden. Diese Hohlräume beeinflussen die Auswertung der RvK-Werte, welche das Ölrückhaltevolumen auf der Oberfläche einer Lagerstelle beschreiben. Insbesondere eine statistische Auswertung wird problematisch. Folglich werden Qualitätskontrollen notwendig, die personal- und damit kostenintensiv sind. Eine schnelle, sichere und automatisierte Oberflächenmessung ist also gefragt.

In mehreren Versuchsmessungen an einer Motorwelle, die mit Superfinish unter Produktionsbedingungen bearbeitet wurde, hat Mahr die kritischen Lagersitze mit dem neuen Weißlichtsensor MarSurf WS1 mit Hilfe optischer Messtechnik, also berührungslos, erfasst und Oberflächencharakteristika mit Hilfe der Software herausgearbeitet.

Im Gegensatz zur 2D-Messung per Tastschnittverfahren werden mit dem MarSurf WS1 Topografien flächenhaft erfasst. Die Messungen lassen verschiedene Auswerteverfahren zu, die jeweils spezifische Messergebnisse abbilden. Farbcodierte Höhenbilder geben die Höhen am Werkstück wider. Farbcodierte 3D-Darstellungen zeigen die Topografie als 3-dimensionales Model. In der fotorealistischen 3D-Darstellung wird die Struktur als Schwarz-Weiß-Bild dargestellt. Sie macht die Rauheitsstruktur besonders gut erkennbar. Diese Rauheitsstrukturen sind definiert erzeugte Oberflächenstrukturen, die durch die Superfinishtechnologie entstehen. Um Lunker hinsichtlich der Tiefe und ihrer Verteilung auf der Oberfläche näher zu untersuchen, wird die Zylinderform der Topografie durch verschiedene Filtercharaktere wie z.B. Polynomfilter herausgefiltert. Als Ergebnis bleiben die abgewickelte Mantelfläche des Werkstücks und deren Rauheit über. Nach Filterung der Zylinderform kann die Rautiefe der Topografie ermittelt werden: SK – Kernrauheitstiefe (3D), SpK – reduzierte Spitzenhöhe (3D), SvK – reduzierte Riefentiefe (3D).

3-dimensionelle Darstellung der Messdaten.

Die Vorteile der 3-dimensionalen Erfassung gegenüber der 2-dimensionalen Messung wird im folgenden Beispiel verdeutlicht. Lunker lassen sich im Ergebnis der 3-D Messung leicht erkennen und lokalisieren. Ein beliebig gelegter Tastschnitt dagegen trifft nicht in jedem Fall einen Lunker. Eine Aussage über das Vorhandensein von Lunkern auf einer Oberfläche wäre mit dieser Methode u.U. nicht sicher zu treffen. Die beiden Profilschriebe verdeutlichen den Vorteil der 3 dimensionalen Betrachtung der mit Superfinish bearbeiteten Oberfläche.

Fazit: Lunker an mit Superfinish bearbeiteten Wellen lassen sich mit dem Weißlichtinterferometer MarSurf WS1 innerhalb kurzer Messzeiten erfassen und auswerten. Durch die universelle Software-Plattform MarWin ist es hierbei möglich nicht nur typische Topografie-Darstellung und Bewertungen sondern auch Rautiefen- und Konturauswertungen vorzunehmen