Luxusní diamantová kuličková pera ovlivnila měřicí techniku
V rozměrové kontrole součástek stále převládají kontaktní metody a měřicí doteky, které se kontrolované součástky přímo dotýkají, a jsou tak přirozeně prvkem, jenž významně ovlivňuje přesnost a spolehlivost měřicího zařízení. Podle účelu použití existuje celá řada doteků lišících se tvarem, velikostí i materiálem. Převládají doteky s kulovou funkční plochou a právě jim se tu chceme hlavně věnovat.
Doteky s kulovou funkční plochou
Tvar, velikost a použitý materiál je volen podle vlastností kontrolované součástky, ale i vlastností kontrolního zařízení. Velkému rozšíření kulových doteků napomohla sériová výroba tvarově velmi přesných kuliček z celé řady materiálů počínaje ocelí přes slinutý karbid, různou keramiku a dosud rubínem konče. Kuličky pro měřicí účely se z těchto materiálů vyrábějí ve velkém průměrovém rozsahu od desetin do desítek mm. Ze všech tvarů se u koule dosahují nejmenší tvarové úchylky, přičemž nejdokonalejšími technologiemi lze docílit úchylky kruhovitosti v řádu setin µm. Sériová výroba zaručuje nízkou cenu. U běžných dílenských měřidel, ale i u délkových snímačů, se zatím nejvíce používají doteky s kuličkami ze SK, nebo různých typů keramiky. Doteky pro 3D měřicí stroje jsou standardně zakončeny rubínovými kuličkami (viz obr. 1) s úchylkou kruhovitosti na „rovníku“ okolo 0,1 µm a kuličky jsou opatřeny otvorem pro pevné přilepení na čep. Nově se zavádí pájení ve vakuu. U dosud používaných doteků dochází zejména při měření součástek z neželezných kovů např. k „navařování“ základního materiálu na dotek, což výrazně snižuje přesnost a zhoršuje obslužnost měřicího zařízení. Problém bylo mnohdy možné řešit pouze použitím speciálních kladkových doteků na bázi miniaturních valivých ložisek s minimálním radiálním házením vnějšího kroužku (okolo 1 µm).
Obdobné problémy vznikají mj. např. při měření tloušťky měkkých plastových fólií.
Monokrystalický diamant není novinkou
Nejtvrdší a nejodolnější dostupný materiál – monokrystalický diamant – se v měřicí technice již používá desítky let, a to např. od počátku existence kontaktních drsnoměrů, ale i sledovacích měřidel k bruskám. Při výrobě takových diamantových hrotů se používají roky ověřené šperkařské technologie. U drsnoměrů jsou používány hlavně hroty se čtyřbokým jehlanem zakončeným částí koule o velmi malém poloměru (R > 1 µm). Ve světě existuje několik specializovaných firem, které diamantové hroty pro drsnoměry sériově vyrábějí (ve Švýcarsku např. fa SYNTON – MDP). Zakázkově ale umí zmíněný hrot vyrobit třeba i DIA PRAHA. Příklad takového doteku MESING s hrotem od této pražské firmy a s tělem z uhlíkového kompozitu je na obr. 2.
Doteky pro sledovací měřidla jsou osazovány pouze zaoblenými a zaleštěnými zrny bez nároku na tvarovou a rozměrovou přesnost.
Kulové doteky z monokrystalického diamantu
Tyto doteky jsou novinkou a vyrábí je firma DUTCH DIAMOND, zatím ve dvou průměrových velikostech ø 1 a 3 mm (viz obr. 3). Zvládnout výrobu tvarově přesných diamantových kuliček není přirozeně snadné, nicméně se to úspěšně daří.
Cílem bylo:
- výrazně zvýšit životnost doteků hlavně při měření velmi tvrdých povrchů,
- snížit na minimum poškozování precizně obrobených ploch při měření,
- usnadnit měření součástek z různých AL slitin, zejména měkkých, ale třeba i s vysokým obsahem Si.
Za tímto projektem stáli nejprve výrobci drahých kuličkových per se záměrem vybavovat ta nejluxusnější diamantovými kuličkami. Verze pro metrologii rychle následovala.
Dosavadní zkušenosti
Diamantové doteky mají všeobecně mnohem vyšší životnost než doteky z jiných materiálů. Výsledky měření prováděné firmou DUTCH DIAMOND jsou na obr. 4. Pracoviště autorů příspěvku uvažuje v budoucnu nasazovat tyto doteky intenzivně ve svých zakázkově řešených měřidlech, stanicích a kontrolních i třídicích automatech, přičemž nemalá část těchto zařízení je určena i ke kontrole součástek z problematických materiálů. Vzájemné chování těchto materiálů při kontaktu s monokrystalickým diamantem není dosud důkladně ověřeno a tyto zkoušky musí firma MESING zrealizovat co nejdříve.
MESING chce mít maximum zkušeností podložených vlastními zkouškami, a to nejen pro svoji interní potřebu, ale i pro poskytování kvalifikovaných informací svým zákazníkům.
Doteky černých diamantů
Cena kulových monokrystalických doteků zatím přirozeně výrazně převyšuje cenu rubínových doteků. Nicméně se ukazuje, že při intenzivním nasazení v 3D měřicích strojích vychází provoz s diamantovým dotekem ø 3 mm v důsledku minimálního opotřebení, snížení obslužných úkonů a zvýšení přesnosti i spolehlivosti cenově příznivější než s rubínovým.
K intenzivnímu rozšíření diamantových kulových doteků by mohl v krátké době přispět nový typ (viz obr. 5) s minimálním objemem diamantové hmoty: na tvrdou keramickou kouli je nanesena vrstva diamantového nanoprachu, která je následně obrobena jako u doteku monokrystalického. Cena těchto BLACK DIAMOND se očekává cca poloviční. „Černé diamantové doteky“ by měly být vyráběny v průměrovém rozsahu 0,5 - 20 mm. Vývojový vzorek ø 3 mm je již ve firmě MESING testován. Na obr. 6 je záznam úchylky kruhovitosti; parametry jsou excelentní. Podrobnější informace budou k dispozici v expozici MESING na MSV BRNO 2013 – pavilon F, stánek č. 23.
554
.gif)
