Werkzeugvermessung Laser vermessen Werkzeuge hochgenau und berührungslos

Die Werkzeuge werden kleiner, die Bearbeitungsdrehzahlen höher und die Beschichtungen empfindlicher. Aus diesem Grund werden auf Maschinen zur Mikrobearbeitung überwiegend Lasermesssysteme für die Werkzeugeinstellung eingesetzt. Sie erfassen alle Einflussgrößen und ermöglichen deren Kompensation.

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Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

Renishaw GmbH

Shining 3D Tech Co., Ltd

BLUM-NOVOTEST GmbH

Die Miniaturisierung der Werkzeug- und Schneidengrößen, zunehmende Bearbeitungsdrehzahlen und berührungssensitive Beschichtungen stellen eine ständig wachsende Herausforderung für die Werkzeugeinstellung dar. Auf Maschinen im Bereich der Mikrobearbeitung werden aus diesem Grund fast ausschließlich berührungslose Lasermesssysteme eingesetzt, denn nur mit ihnen können alle Einflussgrößen erfasst und gegebenenfalls kompensiert werden. Wichtig bei der Auswahl des richtigen Systems ist, dass es auch innerhalb der rauen Bedingungen eines Bearbeitungszentrums eine möglichst hohe Absolutgenauigkeit vorweisen kann.

Genauigkeit spricht für Lasermesssysteme bei der Werkzeugvermessung

Die Genauigkeit eines Lasermesssystems wird einerseits durch die reine Schaltpunkt-Wiederholgenauigkeit beschrieben, andererseits durch seine absolute Messgenauigkeit. Für den Anwender ist dabei vor allem die Letztere von Bedeutung, weil sie angibt, wie präzise die Messergebnisse sind, wenn Werkzeuge mit extrem variierenden Charakteristiken vermessen werden.

Der Grund dafür liegt im Funktionsprinzip der Systeme: Vereinfacht dargestellt ist ein Lasermesssystem eine hochpräzise Lichtschranke. Unterbricht das rotierende Werkzeug den Strahl, wird bei einem bestimmten prozentualen Abschattungsgrad ein Schaltsignal erzeugt und an die Steuerung zur Erfassung der Achspositionen übermittelt. Eine in der Maschinensteuerung integrierte Standardsoftware verwendet den Messwert und einen Referenzwert zum Berechnen von Werkzeuglänge und -radius und trägt sie automatisch in den Werkzeugspeicher ein.

Kleine Zerspanungswerkzeuge können zu großen Maßabweichungen führen

Werden Werkzeuge mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften vermessen (zum Beispiel Durchmesser, Form, Schneidenradius), entstehen aufgrund des unterschiedlichen Abschattungsverhaltens vor allem bei einfach ausgestatteten Systemen Ungenauigkeiten. Bei der Vermessung kleinerer Werkzeuge wirkt sich in erster Linie der Einfluss der Schneidengeometrie auf das Messergebnis aus. Schließlich tauchen unterschiedliche Schneidengeometrien ungleich tief in den Strahl ein, bis die entsprechende prozentuale Abschattung erreicht wird.

Dadurch ergibt sich für jede Schneide ein systematischer Abschattungsfehler, der umso kleiner ist, je größer das Verhältnis von Strahldurchmesser zu Schneidenradius ist. Der Relation folgend haben große Strahldurchmesser einen entsprechend großen Abschattungsfehler. Für den Bearbeitungsprozess bedeutet dies, dass beim Einsatz sehr unterschiedlicher Werkzeuge Maßabweichungen am Werkstück entstehen, weil beispielsweise kleine Werkzeuge im Vergleich zu großen Werkzeugen als zu lang gemessen werden.

Fokussierter Laserstrahl sorgt für Präzision bei der Werkzeugvermessung

Um dem entgegenzuwirken, arbeiten beispielsweise Lasermesssysteme von Blum-Novotest mit Präzisionsoptiken zum Fokussieren des Laserstrahls und extrem hochwertigen Laserdioden. So kann ein sehr dünner und in seiner Lichtintensität äußerst homogener Strahl erzeugt werden, wodurch eine bestmögliche Präzision garantiert wird.

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