Messtechnik Grundlagen der Oberflächenmessung
Das umfangreiche Wissenschaftsgebiet der Messtechnik umfasst sämtliche Methoden und Geräte, mit denen eine physikalische Größe bestimmt werden kann. Dabei wird immer eine Basisgröße mit einem festgelegten Normal verglichen. Ob die elektrische Spannung, der Druck oder die Oberflächenbeschaffenheit gemessen werden soll – die Messung erfordert immer eine genaue Planung, d.h. die Festlegung, wann, wo, wie oft und wie genau gemessen werden soll. Wir geben Ihnen einen kurzen Einblick in die Messtechnik Grundlagen für die Oberflächenmessung und zeigen, warum die Gestaltung bzw. die Qualität der Tastspitzen entscheidenden Einfluss auf die Messergebnisse hat.
Gestaltabweichungen bei Oberflächen
Eine völlig glatte Oberfläche gibt es im Prinzip nicht, d.h. jede Oberfläche besitzt Unebenheiten, selbst, wenn sie nur mikroskopisch klein und nicht haptisch spürbar sind. In den meisten Fällen ist eine „perfekte“ Oberfläche aber auch gar nicht gewollt, weil sich das eher nachteilig auf die Funktion des Bauteils auswirken würde.
Die Gestaltabweichungen auf der Oberfläche lassen sich gemäß der Messtechnik Grundlagen unterteilen nach:
- Formabweichung – Abweichung bei Ebenheit, Rundheit, Geradheit u.ä.
- Welligkeit – Feingestaltabweichungen von Wellentiefe und Wellenlänge
- Rauheit – Unterteilung in verschiedene Stufen, je nach Oberflächengestalt, z.B. Rillen, Kuppen, Riefen oder Gefügestruktur
Messen mithilfe des Tastschnittverfahrens
Das Messen der Oberflächenbeschaffenheit erfolgt mit dem sogenannten Tastschnittverfahren. Der Taster fährt auf der Oberfläche auf einer geraden Taststrecke entlang und hält dabei exakt die gleiche Geschwindigkeit ein, um das Messergebnis nicht zu verfälschen. Durch das Tastschnittverfahren wird ein zweidimensionaler Profilschnitt erstellt, sozusagen ein Höhenprofil. Die als mechanische Auslenkung erfassten Oberflächenstrukturen werden in digitale Werte umgewandelt und anschließend im Auswerte-Rechner verarbeitet. Auf Grundlage dieser Messung lassen sich weitere Auswertungen durchführen, z.B. die Ausgabe von Kennkurven, die Berechnung von Kenngrößen oder digitale Filterung.
Messtechnik Grundlagen: Die notwendigen Geräte zum Messen der Oberflächenbeschaffenheit
Das Oberflächenmessgerät setzt sich folgendermaßen zusammen:
- Messtisch mit einer Halterung für das zu vermessende Werkstück
- Verfahrachsen
- Messtaster – für jede Anwendung gibt es spezifische Taster
- Auswerte-Rechner zur Steuerung und zur Auswertung der Messergebnisse
Wie genau der Messplatz für die Oberflächenmessung aussieht, ist natürlich von der jeweiligen Messung abhängig. So gibt es beispielsweise auch Messplätze, welche gleichzeitig die Messung von Rauheit und Kontur ermöglichen.
Bedeutung der Tastspitze
Beim Tastschnittverfahren berühren die Tastspitzen direkt die Oberfläche des Werkstücks (taktiles Messverfahren). Hierbei spielt die Form der Tastspitze eine entscheidende Rolle, denn sie wirkt sich entscheidend auf das Messergebnis aus. Die Spitze kann nur das messen, was sie auf ihrem Weg berührt, und wenn sie dabei bestimmte Oberflächenmerkmale wie z.B. Risse nicht „wahrnehmen“ kann, weil ihre Konstruktion das Eindringen in diese Risse nicht ermöglicht, dann können derartige Werkstückmerkmale auch nicht korrekt vermessen werden. Ausschlaggebend für die Qualität der Tastspitzen sind der Spitzenradius sowie der Spitzenwinkel. Die geforderten Werte dafür sind in der DIN EN ISO 3274 festgelegt. Spitzen mit einem Radius von 5 µm in Kombination mit einem Winkel von 60 Grad werden am häufigsten verwendet. Welche Tastspitze mit welchen Radien und Winkeln zum Einsatz kommt, bestimmt in erster Linie das Werkstück bzw. das Messziel.
