Vergleichsmessungen an Konturnormalen

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1 Vergleichsmessungen an Konturnormalen Am 7.7. wurde in Frankfurt/Main der Fachausschuss. Konturmesstechnik des VDI/VDE GMA gegründet. Etwa zeitgleich begannen Vergleichsmessungen an zwei Konturnormalen, an denen insgesamt Hersteller und Anwender mit sieben Konturenmessgeräten und acht Koordinatenmessgeräten teilnahmen und die von der PTB koordiniert wurden*. Ziel der Vergleichsmessungen war es, Erfahrungen über den Stand der Konturenmesstechnik zu sammeln. Die Vergleichsmessungen wurden im Juli abgeschlossen. Die auf den folgenden Folien dargestellten Ergebnisse wurden auf der Ausschusssitzung des FA. am.. abschließend vorgestellt und den Teilnehmern zur Verfügung gestellt. *Kontakt: -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

2 Vergleichsmessungen an Konturnormalen Inhalt Beschreibung der Konturnormale Teilnehmer Messgrößen und Nominalwerte Folie Fazit der Vergleichsmessungen 6-7 Ergebnisse der Vergleichsmessungen für jede 8 - Messgröße Abweichungen der jeweiligen Mittelwerte der - Konturenmessungen und der Koordinatenmessungen von den Mittelwerten aller Teilnehmer Untersuchung der Messspuren nach - Abschluss der Messungen -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

3 Konturnormal für die Vergleichsmessungen Konturnormal nach VDI/VDE 69-, eingesetzt bei den Vergleichsmessungen Material Edelstahl, Herstellung mit Drahterosion. Oberflächenrauheit Rz µm,ra, µm. Messlänge in x-richtung ca. mm, maximaler z-messbereich 7, mm. -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

4 Teilnehmer an den Vergleichsmessungen Teilnehmer Konturenmessgerät Datum R in mm Hommel Wavecontour 7/, T&S T 8/, Mitutoyo CS /, Dietenberger Form Talysurf /, Taylor H-GB PGI /, 6 Mahr LD /, 7 Taylor H-D PGI /, Teilnehmer Koordinatenmessgerät Datum R in mm PTB PMM 866 6/, FEINMESS PMM 6 9/, Mitutoyo Legex 9 /, Werth VC-IP/SP /, Werth VC-IP/FiberP /,66 6 Werth VC-IP/LaserP / optisch 7 Zeiss UPMC 8 /,7 8 Carl Zeiss D Prismo 6/, 9 PTB PMM 866 7/, R Radius Tastelement -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

5 Messgrößen - Nennwerte Abstand in mm Abstand in mm Radius in mm Messgröße Messgröße Messgröße Messgröße Winkel in - - z -6,9 R α x,8 z,7 R α x 6,96 z 6,9 R 6 α x, z -,7 R 6 α x,8 z -,78 β 9 x6 6,69 z6, β 9 x7 7,7 z7,78 β 9 x8 8, z8 -, β 9 -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

6 Fazit der Vergleichsmessungen () Die Übereinstimmung zwischen den Teilnehmern liegt im Bereich von ± µm bzw. ±,. Bei einigen Teilnehmern ist die Übereinstimmung deutlich besser als ± µm bzw. ±,. Die Übereinstimmung zwischen taktilen und optisch punktformigen Antastungen mit demselben KMG liegt im Bereich ± µm bzw. ±,. Beim Vergleich der Mittelwerte, die jeweils nur aus den KMG-Messwerten bzw. nur aus den Messwerten der Konturenmessgeräte ermittelt wurden, sind keine wesentlichen Unterschiede feststellbar, die auf das Messgeräteprinzip schließen lassen (Folien ). Die Differenzen zu den Mittelwerten aus allen Messwerten liegen unterhalb von,, µm bzw.,. Die Streuung bei x-abständen ist bei den Konturenmessgeräten größer als bei den KMG (Folien 8 ). Ursache könnte eine z.t. unzureichende Temperaturkompensation sein. Die Streuungen bei z-abständen und Radien sind zwischen KMG und Konturenmessgeräten vergleichbar groß. Bei einigen Teilnehmern wechseln die Abweichungen die Richtung mit dem Wechsel zwischen konkavem und konvexem Geometrieelement. Ursache könnte z.b. eine fehlerhafte Bestimmung der Tastelementradien sein. Dies könnte auch Ursache für die geringfügig kleineren Streuungen der z-abstände der Schnittpunkte (z, z,..) gegenüber den Streuungen der z-abstände der Kreismittelpunkte (z, z,..) sein (Folien ). -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/ 6

7 Fazit der Vergleichsmessungen () Die Winkelmessungen bei den kurzen Flankenlängen von ca., mm (a, b) streuen bei KMG stärker (Folien ). Ursache sind wahrscheinlich Abweichungen der gemessenen Flankenbereichen von den definierten Flankenbereichen und daher größere Einflüsse der Formabweichungen der Flanken der Konturnormale. Die Konturnormale sind stabil über den Zeitraum der Vergleichsmessungen von ca. einem Jahr. Im Verlauf der Vergleichsmessungen entstanden sichtbare Tastspuren (Folien ). Diese Tastspuren sind durch eine gerichtete Reflektion des Lichts an platt gedrückten Spitzen auf der Oberfläche zu erklären. Zunehmende Abplattungen würden dazu führen, dass im Laufe der Vergleichsmessungen konvexe Radien immer kleiner und konkave Radien immer größer gemessen würden. Dieser Trend ist nicht feststellbar. Untersuchungen der Tastspur mit hochauflösenden Tastschnittverfahren haben keine eindeutig messbaren Einflüsse auf das Oberflächenprofil ergeben. Diese Untersuchungen wurden mit optischen Messverfahren bestätigt (Folien ). Daraus kann gefolgert werden, dass diese Abplattung nur einen Bruchteil der Rauheit (Rz µm) beträgt. -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/ 7

8 Konturnormal (#6): Abweichungen x-abstände (KMG) x in µm Ausreißer x x x x x x6 x7 x8 x Abweichung vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer* -sigma Standardabweichung *Messwerte von KMG und KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/ 8

9 Konturnormal (#6): Abweichungen x-abstände (KonturMG) x in µm x x x x x x6 x7 x8 x Abweichung vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer* -sigma Standardabweichung *Messwerte von KMG und KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/ 9

10 Konturnormal (#6): Abweichungen x-abstände (KMG) x in µm x x x x x x6 x7 x8 x Abweichung vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer* -sigma Standardabweichung *Messwerte von KMG und KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

11 Konturnormal (#6): Abweichungen x-abstände (KonturMG) x in µm x x x x x x6 x7 x8 x Abweichung vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer* -sigma Standardabweichung *Messwerte von KMG und KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

12 Konturnormal (#6): Abweichungen z-abstände (KMG) z in µm z z z z z z6 z7 z8 z Abweichung vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer* -sigma Standardabweichung *Messwerte von KMG und KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

13 Konturnormal (#6): Abweichungen z-abstände (KonturMG) z in µm z z z z z z6 z7 z8 z Abweichung vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer* -sigma Standardabweichung *Messwerte von KMG und KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

14 Konturnormal (#6): Abweichungen z-abstände (KMG) z in µm z z z z z z z6 z7 z8 Abweichung vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer* -sigma Standardabweichung *Messwerte von KMG und KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

15 Konturnormal (#6): Abweichungen z-abstände (KonturMG) z in µm z z z z z z z6 z7 z8 Abweichung vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer* -sigma Standardabweichung *Messwerte von KMG und KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

16 Konturnormal (#6): Abweichungen Radien (KMG) R in µm R R R R R Abweichung vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer* -sigma Standardabweichung *Messwerte von KMG und KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/ 6

17 Konturnormal (#6): Abweichungen Radien (KonturMG) R in µm R R R R R Abweichung vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer* -sigma Standardabweichung *Messwerte von KMG und KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/ 7

18 Konturnormal (#6): Abweichungen Radien (KMG) R in µm R R R R R Abweichung vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer* -sigma Standardabweichung *Messwerte von KMG und KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/ 8

19 Konturnormal (#6): Abweichungen Radien (KonturMG) R in µm R R R R R Abweichung vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer* -sigma Standardabweichung *Messwerte von KMG und KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/ 9

20 Konturnormal (#6): Abweichungen Winkel (KMG),,8,6 α, β in,,, -, -, -,6 -,8 -, a a a a b b b b α, β Abweichung vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer* -sigma Standardabweichung *Messwerte von KMG und KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

21 Konturnormal (#6): Abweichungen Winkel (KonturMG),,8,6 α, β in,,, -, -, -,6 -,8 -, a a a a b b b b α, β Abweichung vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer* -sigma Standardabweichung *Messwerte von KMG und KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

22 Konturnormal (#6): Abweichungen Winkel (KMG),,8,6 α, β in,,, -, -, -,6 -,8 -, a a a a b b b b α, β Abweichung vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer* -sigma Standardabweichung *Messwerte von KMG und KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

23 Konturnormal (#6): Abweichungen Winkel (KonturMG),,8,6 α, β in,,, -, -, -,6 -,8 -, a a a a b b b b α, β Abweichung vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer* -sigma Standardabweichung *Messwerte von KMG und KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

24 Konturnormal (#6): x-abstände - Diff. KMG / KonturMG M(x) in µm x x x x x x6 x7 x8 M(x) Differenz der arithmetischen Mittelwerte nur KMG bzw. nur KonturMG vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer -sigma Standardabweichung nur KMG, nur KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

25 Konturnormal (#6): x-abstände - Diff. KMG / KonturMG M(x) in µm x x x x x x6 x7 x8 M(x) Differenz der arithmetischen Mittelwerte nur KMG bzw. nur KonturMG vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer -sigma Standardabweichung nur KMG, nur KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

26 Konturnormal (#6): z-abstände - Diff. KMG / KonturMG M(z) in µm z z z z z z6 z7 z8 M(z) Differenz der arithmetischen Mittelwerte nur KMG bzw. nur KonturMG vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer -sigma Standardabweichung nur KMG, nur KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/ 6

27 Konturnormal (#6): z-abstände - Diff. KMG / KonturMG M(z) in µm z z z z z z6 z7 z8 M(z) Differenz der arithmetischen Mittelwerte nur KMG bzw. nur KonturMG vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer -sigma Standardabweichung nur KMG, nur KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/ 7

28 Konturnormal (#6): Radien - Diff. KMG / KonturMG M(R) in µm R R R R M(R) Differenz der arithmetischen Mittelwerte nur KMG bzw. nur KonturMG vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer -sigma Standardabweichung nur KMG, nur KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/ 8

29 Konturnormal (#6): Radien - Diff. KMG / KonturMG M(R) in µm R R R R M(R) Differenz der arithmetischen Mittelwerte nur KMG bzw. nur KonturMG vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer -sigma Standardabweichung nur KMG, nur KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/ 9

30 Konturnormal (#6): Winkel - Diff. KMG / KonturMG M(α, β) in µm,,8,6,,, -, -, -,6 -,8 -, a a a a b b b b M(α, β) Differenz der arithmetischen Mittelwerte nur KMG bzw. nur KonturMG vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer -sigma Standardabweichung nur KMG, nur KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

31 Konturnormal (#6): Winkel - Diff. KMG / KonturMG,,8,6 M(α, β) in µm,,, -, -, -,6 -,8 -, a a a a b b b b M(α, β) Differenz der arithmetischen Mittelwerte nur KMG bzw. nur KonturMG vom arithmetischen Mittelwert aller Teilnehmer -sigma Standardabweichung nur KMG, nur KonturMG -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

32 Messspur auf KN 6 (August ) Bildgröße ca. x mm Bildgröße ca., x, mm Mikroskopaufnahmen auf Zylindersegment R konvex Anzahl taktiler Messungen bisher: KMG >, Konturmessgerät > -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

33 Messspur auf KN 6 (August ) Bildgröße ca., x, mm Bildgröße ca., x, mm Mikroskopaufnahmen auf Zylindersegment R konvex Anzahl taktiler Messungen bisher: KMG >, Konturmessgerät > -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

34 Messspur auf KN 6 (-8-) Bereich mit sichtbaren Spuren z y x Bildgröße ca. x mm Messungen mit Weißlichtinterferometer (MicroMap) Zylindersegment R konvex, Ausgleichszylinder abgezogen -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/

35 Messspur auf KN 6 (-8-) Bildgrößen ca., x, mm +µm +µm +µm +µm -µm -µm -µm -µm Bild neben der Spur Rt =, µm Bild auf der Spur Rt =, µm Bild über die Spur Rt =, µm Bild über die Spur Rt =, µm Messungen mit Weißlichtinterferometer (MicroMap) Zylindersegment R konvex, Ausgleichszylinder abgezogen -- VDI/VDE GMA FA. Vergleichsmessungen an Konturnormalen 6/ bis 7/