Medición de la rugosidad cerca de la producción con el sensor WM | RS-T de las máquinas de medición por coordenadas WENZEL.
La medición de la rugosidad cerca de la producción es cada vez más importante. En relación con la medición de engranajes, los parámetros de rugosidad son de gran interés, por ejemplo, ya que no solo describen la topografía de la superficie en el rango micronanométrico y nanométrico, sino que también ayudan a caracterizar el comportamiento de marcha de los engranajes.
Además de la rugosidad, la ondulación también juega un papel importante. Esto difiere de la rugosidad principalmente en el rango de frecuencia espacial considerado. Los rangos de frecuencia espacial se separan de acuerdo con la norma DIN EN ISO 21920 (anteriormente DIN EN ISO 4287 y DIN EN ISO 13565) mediante el uso de filtros gaussianos basados en perfiles.
La pregunta es hasta qué punto los dispositivos de medición de coordenadas clásicos también se pueden utilizar para medir la ondulación y la rugosidad, así como los parámetros correspondientes.
Además de las aplicaciones de medición táctil, las CMM se han reforzado en los últimos años, especialmente para tareas de medición óptica. Como resultado, la ya sólida base de máquinas se optimizó aún más para cumplir con los crecientes requisitos en términos de precisión, velocidad de medición y tecnología multisensor.
Esto creó una base que básicamente se puede ampliar para incluir la rugosidad como una característica adicional.
Los sistemas de medición de rugosidad táctiles basados en perfiles generalmente diferencian entre dos tipos de sistemas:
Con el sistema de planeadores, la superficie del objeto se prefiltra morfológicamente con un patín (consulte la medición de la rugosidad en las máquinas de medición WENZEL con el sensor RFP2 REVO del fabricante Renishaw). La punta de medición de rugosidad se apoya contra la cuchilla de medición de rugosidad, lo que da como resultado un círculo de medición muy pequeño.
Al utilizar sistemas de planeadores, los requisitos del sistema básico de medición de posicionamiento se reducen drásticamente. El comportamiento de control de la máquina y las influencias de las vibraciones externas son menos relevantes, ya que el patín de referencia puede promediar una ligera desviación temporal de la posición.
La forma de la superficie ya ha sido eliminada por el filtro morfológico (la hoja deslizante). De este modo, la punta de medición de la rugosidad sigue el contorno del perfil que se va a medir. El requisito previo es que KMG pueda realizar un posicionamiento previo con suficiente precisión.
Una evaluación que cumpla con los estándares de los parámetros de rugosidad más comunes, tales como ra o Rz es posible, por ejemplo.
Sin embargo, la interacción está asociada con una falsificación no deseada del resultado de la medición, particularmente en el rango de frecuencias espaciales de onda media y larga. El efecto de filtro falsifica el registro de la ondulación y la forma, por lo que ya no es posible realizar una evaluación conforme a las normas, como los parámetros W y P según la norma DIN EN ISO 21920.
Sin embargo, los parámetros W en particular son decisivos para el comportamiento del ruido (consulte el análisis FFT realizado por WENZEL Metrology GmbH). También se evalúan los parámetros basados en Abbott, tales como Rv, Rp y Rk (anteriormente DIN EN ISO 13565) ya no es posible.
Para poder representar estos parámetros de la forma más fiel posible, debe evitarse el uso de patines y deben utilizarse sistemas de medición de la rugosidad autoportantes.
Por este motivo, WENZEL Metrology GmbH, como alternativa al sistema de planeadores, utiliza un sistema de medición autoportante en forma de sensor WM | RS-T.
El sensor de rugosidad autoportante prescinde del uso de patines y reproduce el perfil de medición de la superficie de la forma más nítida posible. Las únicas desviaciones se deben a la inevitable interacción de la punta de medición de la rugosidad con el objeto de medición y el comportamiento de control de la máquina.
El perfil principal, como base para la medición, puede ser el resultado de la máquina de medición de coordenadas o del propio sensor. Cuando la máquina está en movimiento, los requisitos impuestos a la base de la máquina son desproporcionadamente más altos y dependen, en particular, de su diseño.
Por lo tanto, la calidad de la base de la máquina y la interacción entre la máquina (mecánica) y el controlador (controlador) son decisivas.
Al realizar mediciones con el sensor WM | RS-T, la máquina se mantiene en una posición controlada e invariable. De este modo, se reducen los requisitos de comportamiento de control de las CMM, por lo que las CMM con un circuito de medición grande también son adecuadas para las mediciones con este tipo de sensor.
El movimiento de alimentación necesario para medir el perfil primario (como base para el análisis de ondulación y rugosidad) se lleva a cabo mediante un eje de alimentación integrado en el sensor. Esto garantiza un alto nivel de calidad de posición mediante un movimiento homogéneo de la punta de medición de la rugosidad.
A diferencia de los sistemas de la competencia, se evita deliberadamente el uso de una esfera de referencia del lado del sensor para soportar el sistema de medición.
El soporte proporcionado por estas bolas está destinado a reducir el circuito de medición y minimizar las influencias de la máquina. En cierta medida, representa un compromiso entre un sistema autoportante y un patín.
Sin embargo, WENZEL Metrology GmbH no ve la necesidad de utilizar una ayuda de este tipo, especialmente porque hay un punto decisivo en contra de su uso: Accesibilidad.
Figura izquierda: WM | RS-T en una máquina de medición de marchas GT 450
Imagen derecha: Punta para medir la rugosidad durante la cirugía del flanco dental
Al prescindir del uso de una esfera de referencia del lado del sensor, el sistema de sensores también se puede utilizar para detectar objetos de medición en condiciones de límites geométricos difíciles.
Dichas dificultades geométricas surgen, por ejemplo, al medir la ondulación radial y la rugosidad en los flancos de los engranajes con módulos particularmente pequeños (módulo 2 o más pequeño).
En una tarea de medición de este tipo, el rango de medición está limitado además por las esferas de referencia unidas lateralmente, teniendo en cuenta el recorrido requerido de la aguja de rugosidad.
También hay un criterio decisivo que es particularmente importante para WENZEL Metrology GmbH:
El sensor de rugosidad WM | RS-T tiene dos ejes de rotación (eje R y T), que se pueden mover de forma continua en un rango de 0° a 360° o de -90° a +90° para lograr el mejor posicionamiento posible con respecto a la pieza de trabajo.
Combinado con un eje de mesa giratoria (C) y los ejes de coordenadas estándar disponibles (XYZ), el resultado es un total 6 ejes de posicionamiento, que abarcan todos los grados de libertad espacial y son perfectos, entre otras cosas, para las tareas de medición relacionadas con los engranajes en máquinas GT.
Desde el punto de vista del software, el sensor WM | RS-T no se utiliza como sensor, sino como cabezal de medición , que, gracias a una interfaz intercambiable especialmente desarrollada, también se puede reemplazar automáticamente por una sonda de escaneo (por ejemplo, Renishaw SP600).
Para poder medir dicho cabezal de medición en el sistema de coordenadas de la máquina de medición, es necesario medir el sistema con varias posiciones de giro en una esfera de calibración. El procedimiento es completamente análogo al de los cabezales de medición ya conocidos, como el Renishaw PH10-M o el PHS-2.
Para ello, el sensor WM | RS-T tiene, entre otras cosas, la opción de registrar puntos de medición individuales.
Con el WM | RS-T, una máquina de medición de coordenadas se convierte fácilmente en una máquina de medición de rugosidad. Integración en el software de usuario Copa del Mundo | Quartis R2025-2 Esto es evidente y abre una amplia gama de opciones para las tareas de medición basadas en la rugosidad en un futuro próximo.
Doctor-Ing. François Torner
Jefe de Desarrollo de Sistemas
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