Bestform auf 10 nm

Stimmt die Form, stimmt die Standzeit von Wendeschneidplatten. Entscheidend sind vor allem Winkel und Verrundungsradien der Schneidkante. Herkömmliche, taktile Verfahren zur Oberflächenmessung liefern für die steigende Komplexität der Kante kaum noch ausreichend Informationen. Ceratizit ist daher auf ein berührungsloses Messverfahren umgestiegen und profitiert jetzt von schnellerer, einfacherer und rückführbarer Winkel- und Radiusmessung. Das optische 3D-Messsystem InfiniteFocus erzielt selbst bei hochglanzpolierten Werkstücken eine vertikale Auflösung von bis zu 10nm.

Ceratizit misst heute Merkmale, die vor dem Einsatz des hochauflösenden Messsystems von Alicona nicht zugänglich waren. Ergebnis: Mit dem optischen 3D-Messsystem InfiniteFocus setzt der renommierte Wendescheidplattenhersteller seine hohen Ansprüche in punkto Qualitätssicherung und F&E Alicona um. Ceratizit kontrolliert mit dem Messgerät, das auf der Technologie der Fokus-Variation beruht, Oberfläche und vor allem Form seiner Schneidkanten. Die Form der Schneidkante ist durch Winkel und Verrundungsradius definiert. Schneiden mit großem Schneid- oder Keilwinkel werden für die Bearbeitung von hartem Werkstoff mit höherer Festigkeit eingesetzt, während Schneiden mit kleinem Winkel bei weicheren Werkstoffen verwendet werden. Das Bearbeitungsergebnis hängt also in hohem Maß vom entsprechenden Winkel ab. Dasselbe gilt für die Verrundungsradien der Schneidkante, die über Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit entscheiden. Beide Parameter, Winkel und Radius, bestimmen zudem die Standzeit der Wendeschneidplatte und stehen damit im Fokus der Qualitätssicherung. „Die Form der Wendeschneidplatten wird immer komplexer. Gleichzeitig werden die Toleranzen in der Fertigung immer enger“, erklärt Prozessoptimierer Heinz Dirrhammer. „Vor Jahren reichten taktile Messsysteme völlig aus. Heute braucht man wesentlich mehr Informationen.“ Denn taktile Messverfahren messen nur die Topographie einer einzigen Spur, flächenhaften Messungen sind nicht möglich. Dazu kommt, dass die Geometrie des Messtasters zu Ungenauigkeiten und Messfehlern führen kann. Auch die exakte Positionierung des Messprofils ist bei taktiler Oberflächenmessung ausgeschlossen. Zudem bringt die Messung mit Tastköpfen aufgrund der Werkzeughärte hohe Verschleißerscheinungen mit sich und ist daher nicht wirtschaftlich. Diese Summe an Nachteilen hat Ceratizit dazu bewogen, auf ein alternatives Verfahren zur Kantenmessung umzusteigen. Heute setzt der renommierte Hersteller das optische Messgerät InfiniteFocus von Alicona ein, um Form und Oberflächengüte seiner Wendeschneidplatten numerisch zu bestimmen. „Seit wir InfiniteFocus im Einsatz haben, können wir Merkmale messen, die vorher undenkbar waren“, so Heinz Dirrhammer. Radien ab 3 µm und kleinste Winkel werden mit einer vertikalen Auflösung von bis zu 10 nm wiederholbar und rückführbar gemessen. Qualitätssicherung und Toleranzmessungen sind damit verschleißfrei, einfach, schnell und mit höchster Genauigkeit umzusetzen. Die Vorteile des 3D-Messgerätes liegen neben der hohen Genauigkeit auch bei den Messleistungen von polierten und damit stark spiegelnden Werkstücken. Wendeschneidplatten weisen während der verschiedenen Produktionsstufen vom Rohling über den Stempel bis hin zur Polierung verschieden beschaffene Oberflächen und damit stark variierende Reflexionsbedingungen auf. Heinz Dirrhammer über die verschiedenen Stadien und Oberflächen: „Direkt aus der Produktion kommt der Grünling. Der wird anschließend gesintert und in weiterer Folge mechanisch bearbeitet, etwa geschliffen, poliert, die Schneidkante verrundet. Wir haben zum Schluss eine matte, glänzende oder spiegelnde Oberfläche oder eine Kombination dieser Oberflächen zu messen. Wir haben mehrere Systeme ausprobiert, doch nur mit diesem Messsystem sind wir in der Lage, diese Oberfläche einwandfrei zu messen. Mit allen anderen Systemen haben wir hier Schiffbruch erlitten.“ Die Technologie der Fokus-Variation, auf der das optische Messsystem InfiniteFocus beruht, ermöglicht zusätzlich zu den 3D-Daten die zur Oberfläche registrierte Echtfarbinformation. Selbst Oberflächen mit steilen Kanten werden in Echt- und Falschfarben in 3D mit durchgehender Schärfentiefe visualisiert. Diese 3D-Darstellung ist von überraschender Wirkung, so die Erfahrungen bei Ceratizit: „Ich habe festgestellt, dass die Facharbeiter ein völlig anderes Gefühl für ihr Produkt gewinnen. Der Facharbeiter sieht sofort, ob er ein gutes oder schlechtes Produkt gemacht hat“, erläutert Heinz Dirrhammer. Beim Einsatz in der Hochgeschwindigkeitszerspanung, wo es bis zu 70.000 Umdrehungen gibt, muss die Wendeschneidplatte nicht nur einiges an Form-, sondern auch an Oberflächenqualität aufweisen. Die Oberflächengüte spielt dabei eine wesentliche Rolle, da die Topographie so glatt als möglich sein sollte. So werden unter anderem neue Schleifverfahren zur Steigerung der Oberflächengüte entwickelt, deren Wirkung und Wirtschaftlichkeit mit InfiniteFocus numerische verifiziert wird. Demnächst wird die Fokus-Variation auch produktionsbegleitend zum Einsatz kommen, um vollautomatische Formmessungen und die Klassifizierung in I.O. bzw. N.i.O. Teile direkt in der Fertigung zu implementieren. Benutzereinflüsse werden damit ausgeschlossen, da Proben nicht exakt positioniert werden müssen und Qualitätssicherung somit auch vom Maschinenbediener durchgeführt werden wird.

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