I. Definition und Symbolische Unterschiede zwischen Flachheit und Parallelität
Die Ebenheit bezeichnet die Toleranzanforderung, dass alle Punkte auf der Oberfläche eines Bauteils zwischen zwei parallelen Ebenen liegen müssen. Ihr Symbol ist ein Parallelogramm (□). Sie gehört zur Formtoleranz und benötigt kein Bezugsniveau. Beispielsweise muss bei der CNC-Bearbeitung in der Medizintechnik die Oberflächenebenheit von chirurgischen Klingen kontrolliert werden, um die Schnittgenauigkeit zu gewährleisten.
Parallelität erfordert, dass das Messelement (Ebene oder Achse) parallel zum Referenzelement verläuft (Symbol: ∥). Sie gehört zur Richtungstoleranz. Bei der Bearbeitung von Kolbenbolzenbohrungen in Automobilmotoren mit CNC-Maschinen beeinflusst die Parallelität direkt die Stabilität der Kolbenbewegung. Zu große Abweichungen können zu Verschleiß am Zylinderblock führen.
II. Anforderungen an die Planheit bei der CNC-Bearbeitung für medizinische Zwecke
In der medizinischen Präzisionsfertigung ist die Planheit entscheidend für die Funktionalität und Sicherheit von Medizinprodukten. So muss beispielsweise die Planheit von Edelstahlklingen in chirurgischen Instrumenten im Mikrometerbereich kontrolliert werden, um Klingenschärfe und gleichmäßigen Schnitt zu gewährleisten. Bei der CNC-Bearbeitung für medizinische Anwendungen beeinflusst die Planheit der Kontaktfläche künstlicher Gelenke direkt die Leichtgängigkeit der Gelenkbewegung und beugt Entzündungen durch Abriebpartikel vor.
III. Anwendungen der Parallelverarbeitung in CNC-Maschinen für die Automobilindustrie
Die Anforderungen an die Parallelität in der Automobilindustrie spiegeln sich hauptsächlich in den Antriebs- und Getriebekomponenten wider. Bei Motorblöcken, die mit CNC-Maschinen bearbeitet werden, führen Parallelitätsfehler der Zylinderlaufbahnen zu Abweichungen in der Kolbenbewegung, was die Verbrennungseffizienz verringert und den Kraftstoffverbrauch erhöht. Bei Getriebewellen, die mit CNC-Maschinen bearbeitet werden, können Parallelitätsfehler zu schlechtem Zahneingriff und damit zu ungewöhnlichen Geräuschen oder sogar Getriebeschäden führen.
IV. Messmethoden für Ebenheit und Parallelität
(I) Messmethoden der Ebenheit
- Traditionelle Messwerkzeuge : In der Anfangsphase der Teilebearbeitung werden häufig Werkzeuge wie Schneidkantenlineale und Plankristalle zur Vorprüfung eingesetzt. Das Schneidkantenlineal oder der Plankristall wird an die zu messende Oberfläche angelegt, und die Ebenheit wird anhand des Lichtspalts beurteilt. Ein gleichmäßiger Lichtspalt deutet auf gute Ebenheit hin; sind die Spalten unterschiedlich groß, müssen die Bearbeitungsparameter nachjustiert werden.
- Präzisionsinstrumentenprüfung : Mit den steigenden Anforderungen an die Fertigungspräzision haben sich Weißlichtinterferometer und Koordinatenmessgeräte (KMG) zu Standardprüfgeräten entwickelt. Das Weißlichtinterferometer nutzt das Prinzip der Lichtinterferenz, um die Werkstückoberfläche abzutasten, dreidimensionale Daten zu erfassen und den Ebenheitsfehler mittels Softwareanalyse zu berechnen. Das KMG erfasst die Koordinaten mehrerer Punkte durch Bewegen des Messtasters auf der Werkstückoberfläche und erstellt anschließend ein Oberflächenmodell zur Bewertung der Ebenheit.
(II) Messmethoden der Parallelität
1. Bezugsbasierte Messung: Eine präzise ebene Platte dient als Referenzebene. Das zu messende Teil wird darauf platziert, und eine Messuhr oder ein Mikrometer wird entlang der Oberfläche des Messelements bewegt. Der Änderungswert der Messuhr gibt die Parallelitätsabweichung des Elements relativ zur Referenzebene an. Dieses Verfahren wird häufig für große Teile wie Motorblöcke verwendet, die mit CNC-Maschinen für die Automobilindustrie bearbeitet werden.
Instrumentelle Messung : In Bearbeitungsszenarien mit hohen Präzisionsanforderungen, wie beispielsweise der Implantatbearbeitung in der CNC-Maschinenfertigung für die Medizintechnik , kommen moderne Geräte wie Laserinterferometer und Lasertracker zum Einsatz. Diese Instrumente erzeugen durch die Aussendung von Laserstrahlen eine hochpräzise Messreferenz, die die Parallelität zwischen Messobjekt und Referenzobjekt schnell und genau misst und so die Detektionseffizienz und -genauigkeit deutlich verbessert.
In der Halbleiterindustrie sind die Anforderungen an die Planheit von Bauteilprüfvorrichtungen extrem hoch. Um die Konsistenz der Chipverpackung zu gewährleisten, ist spektrale Konfokalmikroskopie erforderlich, um die Planheit der Wafer-Vorrichtungen zu prüfen.
V. Technische Vorteile und Branchenlösungen von JSJM
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