Materialien

Erfolgreiches Messen ist davon abhängig, ob der Tastereinsatz das Merkmal in idealer Weise berührt und ob die größtmögliche Präzision am Kontaktpunkt aufrecht erhalten wird.

Die Auswahl des richtigen Kugelmaterials und des Schaftmaterials für die gegebene Messaufgabe ist von grundlegender Bedeutung. Renishaw bietet Ihnen eine Reihe von Kugelmaterialien, die für bestimmte Messaufgaben ideal sind.

Kugelmaterial

Rubin

Rubin, eines der härtesten bekannten Materialien ist ein optimales Kugelmaterial für die meisten Standardanwendungen. Synthetischer Rubin besteht zu 99 % aus reinem Aluminiumoxid, das bei 2000°C unter Anwendung des Verneuil-Verfahrens auskristallisiert (in Form von „Boules“).

Diese „Boules“ werden dann zugeschnitten und durch schrittweises Bearbeiten in eine perfekte Kugelform gebracht. Rubinkugeln besitzen eine außergewöhnlich glatte Oberfläche, sind äußerst druckbeständig und verfügen über eine sehr hohe mechanische Korrosionsbeständigkeit.

Für die große Mehrheit der Anwendungen sind Kugeln aus Rubin am geeignetsten. Dennoch gibt es zwei Anwendungssituationen, in denen Kugeln aus anderen Materialien vorzuziehen sind:

Zum einen beim Hochleistungs-Scanning von Aluminiumteilen. Da die beiden Materialien gegenseitige Anziehungskräfte ausüben, kann ein unter dem Namen „Adhesive wear“ (Abnutzung durch Haften) bekanntes Phänomen eintreten, welches dazu führt, dass sich Aluminiumpartikel der Aluminiumoberfläche auf der Kugel ablagern. In diesen Fällen empfiehlt es sich, mit Siliziumnitrid zu arbeiten.

Und zum anderen beim Hochleistungs-Scanning von Werkstücken aus Gusseisen. Die Wechselwirkung zwischen beiden Materialien kann einen Verschleiß der Rubinkugeloberfläche bewirken. In diesen Fällen empfiehlt sich die Verwendung von Zirkonoxid.

Siliziumnitrid

Die Eigenschaften von Siliziumnitrid kommen denjenigen von Rubin sehr nahe. Siliziumnitrid ist ein sehr hartes und äußerst verschleißfestes Keramikmaterial, das sich zu perfekten Kugeln formen lässt. Seine Oberfläche lässt sich extrem glatt polieren.

Siliziumnitrid wird nicht von Aluminium angezogen und weist daher nicht den Verschleißeffekt von Rubinkugeln in derartigen Anwendungen auf. Allerdings weist Siliziumnitrid einen bedeutenden Abrasionseffekt beim Scannen von Stahloberflächen auf, so dass der Anwendungsbereich dieses Materials auf Aluminium beschränkt bleiben sollte.

Zirkonoxid

Zirkonoxid ist ein besonders festes Keramikmaterial mit einer Härte und einem Verschleißverhalten, das dem von Rubin nahe kommt. Seine Oberfläche macht es zu einem idealen Material für das Scannen von Gusseisenkomponenten.

Schaftmaterialien

Stahl

Schäfte aus nichtmagnetischem Edelstahl werden hauptsächlich für Tastereinsätze mit Kugeln oder Spitzen mit einem Durchmesser von 2 mm oder mehr und einer Länge von bis zu 30 mm verwendet. Innerhalb dieser Maße bieten einteilige Stahlschäfte ein ideales Verhältnis von Steifheit und Gewicht, und das bei angemessenem Kugel/Schaft-Abstand und ohne Beeinträchtigung der Steifheit durch ein Verbindungselement zwischen Schaft und Gewindeaufnahme.

Hartmetall

Schäfte aus Hartmetall eignen sich zum Erzielen einer maximalen Steifheit, entweder bei kleinen Schaftdurchmessern im Fall von Kugeldurchmessern von 1 mm und weniger oder für längere Schäfte bis zu 50 mm. Bei höheren Werten könnte deren Masse problematisch werden und die Steifheit aufgrund einer Abweichung/Verschiebung an der Verbindungsstelle zwischen Schaft und Aufnahme eingebüßt werden.

Keramik

Bei Kugeldurchmessern von über 3 mm und Längen von über 30 mm bieten Keramikschäfte eine mit Stahl vergleichbare Steifheit, sind jedoch bedeutend leichter als Schäfte aus Hartmetall. Tastereinsätze mit Keramikschäften verleihen Ihrem Taster einen höheren Kollisionsschutz.

Kohlefaser

Es gibt viele verschiedene Klassen von Kohlefasermaterialien. Renishaw GF vereint optimale Steifheit mit extremer Leichtigkeit, sowohl längs als auch unter Drehung (was bei sternförmigen Systemen von besonderer Bedeutung ist). Kohlefasern sind spröde. Diese Eigenschaft in Verbindung mit einer speziellen Harzmatriz sorgt für hervorragenden Schutz unter den ungünstigsten Bedingungen in Werkzeugmaschinen.

Renishaw GF verleiht Tastereinsätzen mit einer Länge von über 50 mm ideale Steifheit bei äußerst geringer Masse. Es ist das ideale Schaftmaterial für Präzisionsmessungen mit Dehnmessstreifen-Messtaster und garantiert eine hervorragende Vibrationsdämpfung sowie einen fast negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten.