Zusammenfassung PDF

Preview

Summary

Zusammenfassung...

Description

Johannes Stoldt Zusammenfassung Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung

27.07.10

Zusammenfassung Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung Modul 1: Einführung, Spezifikation, Konformität, Einführung Prüfen 1.1 Anforderungen an das Produkt Kunde (Lagerbock) • • • •

Fertigung/Prüfung (Techn. Spezifikation)

leicht klein sichere Aufnahme einer Welle richtige Lage auf einer Grundplatte

• • • •

Werkstoffauswahl Maße/Toleranzen Rundheit/Rundlauf Positionierung der Befestigungsbohrungen

1.2 Spezifikation 1.2.1 nach DIN EN ISO 9000:2005 Dokument das Anforderungen angibt Anmerkung: Eine Spezifikation kann sich beziehen auf Tätigkeiten (z.B. Verfahrensdokument, Prozessspezifikation und Testspezifikation) oder auf Produkte (z.B. Produktspezifikation, Leistungsspezifikation und Zeichnung).

1.2.2 nach DIN EN ISO 14253 Teil 1 Toleranz eines Werkstückmerkmals oder die Grenzwerte für Messabweichungen eines Messgerätemerkmals Anmerkung: Eine Spezifikation sollte auf Zeichnungen, Muster oder andere zutreffende Dokumente Bezug nehmen oder diese beinhalten und auch die Mittel und Bedingungen für die Prüfung ihrer Einhaltung angeben.

1.3 Dokument 1.3.1 nach DIN EN ISO 9000:2005 Information und ihr Träger Beispiele: Aufzeichnung, Spezifikation, Verfahrensdokument, Zeichnung, Bericht, Norm Anmerkung 1: Das Medium kann Papier, eine magnetische, elektronische oder optische Rechnerdiskette, eine Fotografie ein Bezugsmuster oder eine Kombination daraus sein. Anmerkung 2: Ein Satz von Dokumenten, z.B. Spezifikationen und Aufzeichnungen wird häufig als „Dokumentation“ bezeichnet. Anmerkung 3: Einige Anforderungen gelten für alle Arten von Dokumenten, obgleich es verschiedene Anforderungen für die Spezifikationen (z.B. die Anforderung nach Lenkung durch Revision) und Aufzeichnungen (z.B. die Anforderungen nach Abrufbarkeit) geben kann.

1.4 Technische Spezifikation 1.4.1 Technische Beschreibung nach DIN EN 45020:1998 Dokument, das technische Anforderungen festlegt die von einem Erzeugnis, einem Verfahren oder einer Dienstleistung zu erfüllen sind. 1

Johannes Stoldt Zusammenfassung Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung

27.07.10

Anmerkung 1: Eine technische Beschreibung sollte, wo immer dies angezeigt ist, das (die) Verfahren angeben, durch welches (welche) festgelegt werden kann, ob die gegebenen Anforderungen erfüllt werden. Anmerkung 2: Eine technische Beschreibung kann eine Norm, ein Teil einer Norm oder unabhängig von einer Norm sein.

Stand der Technik: Normen Richtlinien Vorschriften GPS: Geometrische Produkt Spezifikation und Prüfung Maße in rechteckigen Klammern: theoretische Maße

1.5 Konformität und Konformitätsbewertung 1.5.1 nach DIN EN 45020:1998 Konformität: Erfüllung festgelegter Anforderungen durch ein Produkt, einen Prozess oder eine Dienstleistung Konformitätsbewertung: Systematische Untersuchung, inwieweit ein Produkt, ein Prozess oder eine Dienstleistung festgelegte Anforderungen erfüllt. Prüfnotwendigkeit: gegen durch Randbedingungen (Normen Gesetze, …); immer alles prüfen (z.B. an Lenkung oder Flugzeug) Prüfhäufigkeit: 0...100%: einzelne oder alle Merkmale, wirtschaftliche Betrachtung

1.6 Verifizierung 1.6.1 nach DIN EN ISO 9000:2005 Bestätigung durch Bereitstellung eines objektiven Nachweises, dass festgelegte Anforderungen erfüllt worden sind. Anmerkung 1: Die Benennung „verifiziert“ wird zur Bezeichnung des ensprechenden Status verwendet. Anmerkung 2: Bestätigungen können aus Tätigkeiten bestehen wie: Ausführung alternativer Berechnungen; Vergleichen einer neuen Entwicklungsspezifikation mit einer bereits bewährten Entwicklungsspezifikation; Vornehmen von Tests und Demonstrationen; Bewerten der Dokumente vor der Freigabe.

1.7 Unsicherheiten eines Messergebnisses 1.7.1 nach DIN EN ISO 14253-1:1999 Produkthaftung: Haftung dafür, dass Produkt gefahrlos funktioniert; währender der Lebensdauer eines Produktes GUM: Guide of the uncertainty in measurement

2

Johannes Stoldt Zusammenfassung Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung

27.07.10

1.8 Bereiche der Übereinstimmung und Nichtübereinstimmung 1.8.1 nach DIN EN ISO 14253-1:1999-03

1.9 Toleranzen und Messunsicherheit

1.10 Prüfen 1.10.1 Prüfung; Inspektion Konformitätsbewertung durch Beobachten und Beurteilen, begleitet – soweit zutreffend – durch Messen, Testen oder Vergleichen

1.10.2 Arten von Prüfungen Prüfen Feststellen in wie weit die Merkmale eines Produktes die Anforderungen erfüllen

maßliches Prüfen

Messen Ermitteln des Wertes eines Merkmals

nichtmaßliches Prüfen

Lehren Feststellen, ob vorgegebene Grenzwerte nicht über- bzw. unterschritten werden

3

Johannes Stoldt Zusammenfassung Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung

27.07.10

1.10.3 Subjektives und objektives Prüfen Subjektives (nichtmaßliches) Prüfen: • durch Sinneswahrnehmung (Sehen, Hören, Riechen, Fühlen und Schmecken), • führt meist zu qualitativen Aussagen, • unterliegt der Sinnestäuschung Objektives (maßliches) Prüfen: • mit Mess- und Prüfgeräten oder Lehren, • unabhängig von der Sinneswahrnehmung, • führt zu einer quantiven Aussage.

Modul 2: Lehren, Tolerierungsgrundsätze 2.1 Lehren Lehren sind Maßverkörperungen Lehren ermöglichen eine qualitative Aussage zur Konformität. Sie verkörpern eine bestimmte Form, ein Maß oder beides gemeinsam. Lehren ungeeignet für Prozessüberwachung, gut für Funktionsüberprüfung

2.1.1 Arten von Lehren Lehren

Paarungslehren z.B. Lehrringe, Lehrdorne, Rachenlehren, Stichmaße und Gewindelehren

Maßlehren z.B. Meßdorne, Messstifte, Fühlerlehren und Prüfstifte, Endmaße

Formlehren z.B. Radien- und Winkellehren, Steigungslehren

2.1.2 Formlehren •

Radien- und Winkellehren, die zur Prüfung einfacher und komplizierter Formen nach Lichtspaltmethode verwendet werden Lichtspaltmethode: Lehre anlegen und gucken, ob Licht durch Spalt kommt, ab 3-4 µm Spalt für menschliches Auge erkennbar

2.1.3 Maßlehren • • •

Maßlehren stellen Außen- und Innenmaße dar, neben Messdornen und Einstellringen gehören auch Blech-, Draht- und Fühllehren dazu. Normallehren, verkörpern nur ein bestimmtes Maß (meist das Nennmaß), sie werden zu Einstellung von anzeigenden Messgeräten genutzt (Einstellring) Anwendung: ◦ Fühlerlehren sind nach verschiedenen Dicken gestaffelt und dienen zur Prüfung von, z.B. Ventilen und Zündkerzen (rechts)

4

Johannes Stoldt Zusammenfassung Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung

27.07.10

◦ Bohrungs- und Drahtlehren, Prüfen von Stahldraht oder zylindrischen Stiften ◦ Prüfstifte, sind zylindrische Stifte (siehe Endmaße), sie gibt es mit unterschiedlichen Durchmessern und Stufungen.

2.1.4 Paarungslehren Prüfen auf Einhaltung des Maßes und/oder der Form eines Prüfgegenstandes unter Betrachtung des Taylorschen Grundsatzes → Gutlehren und Ausschusslehren

Durch die Tolerierung von Maßen an Werkstücken ergeben sich zwei Grenzmaße deren Einhaltung zu prüfen sind. → zur Überprüfung der Austauschbarkeit von Bauteilen

2.2 Der Taylorsche Grundsatz Die Übereinstimmung eines Werkstückes mit dem Maximum-Material-Maß (MMS) soll mit einer GUT-Lehre mit der vollständigen Form und dem Maximum-Material-Maß (MMS) dieses Formelementes geprüft werden; die Überdeckung (Länge) der GUT-Lehre soll dem Einzelteil entsprechen, das mit dem zu prüfenden Formelement gepaart werden soll. Die Übereinstimmung eines Werkstückes mit dem Minimum-Material-Maß (LMS) soll mit einer Ausschuss-Lehre, die in den Durchmesser des Formelementes mit dem Minimum-Material-Maß (LMS) verkörpert, an verschiedenen Orten in verschiedenen Lagen nach allen Richtungen geprüft werden.

2.3 Beispiele für Maßelemente Maßelemente werden spezifiziert durch ein Maß mit der Maßtoleranz und die Nenngeometrie (gegebenenfalls mit zusätzlichen Geometrietoleranzen).

2.4 Anwendung des Taylorschen Grundsatzes 2.4.1 Gutlehren Lehre für die Prüfung der Gutseite des Werkstückelementes (Gutlehre) Das Lehrensollmaß des Lehrdorns oder Lehrrings muss gleich dem Durchmesser des Gutmaßes sein, und die Länge der Lehre muss mindestens gleich der Passlänge der herzustellenden Passung sein (formideales Gegenstück). Die Gutlehre muss sich mit dem zu prüfenden Werk Werk-stückelement über die ganze Länge paaren lassen.

2.4.2 Ausschusslehre Lehre für die Prüfung des Ausschussmaßes des Werkstückelementes (Ausschusslehre) Das Lehrensollmaß ist gleich dem Ausschussmaß, und die Lehre berührt die Werkstückoberfläche nur in zwei gegenüberliegenden Punkten. Die Ausschusslehre darf sich an keiner Stelle und in keiner Lage mit dem Werkstück paaren lassen. 5

Johannes Stoldt Zusammenfassung Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung

2.5 Empfohlene Formen von Grenzlehre 2.5.1 für Wellen

man kann unter bestimmten Bedingungen auch Rachenlehre statt Volllehrring benutzen, z.B. bei Schiffswellen

2.5.2 für Bohrungen

2.6 Ausführungen von Lehren

Ausschußlehrdorne

Grenzrachenlehre 10h6

Gewindelehren →

6

27.07.10

Johannes Stoldt Zusammenfassung Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung

27.07.10

2.7 Paarungslehren: Vor- und Nachteile • • • •

Alle Werkstücke, die sich mit der Gutseite einer Lehre paaren lassen, sind montagefähig. Alle Werkstücke, die sich mit der Ausschussseite einer Lehre paaren lassen, erfüllen nicht die Funktionsanforderungen. Bei der Paarungslehrung ist keine Aussage über das Maß des gelehrten Geometrieelementes möglich. Eine Prozessregelung ist mit Paarungslehrung nicht möglich.

2.8 Tolerierungsprinzipien: Zeichnungsinterpretation

beide sind hier mit Paarungslehre zu prüfen!

2.9 Versteckte Angaben auf der Zeichnung Wenn auf der Zeichnung kein Vermerk zur Norm ISO 8015 zu finden ist, dann gilt die Hüllbedingung! Bei der Hüllbedingung sind Maß, Form und Lageabweichungen gemeinsam zu betrachten. Die Hüllbedingung gilt nur für Maßelemente (Zylinder, zwei paralle gegenüberliegende Flächen...)! Die Prüfung erfolgt nach dem Taylorschen Grundsatz (siehe Lehren). laut DIN 7167 Hüllbedingung immer, es sei denn, es ist anders vermerkt (aktueller Stand)

2.10 Hüllbedingung 2.10.1 für Bohrungen ohne Zeichnungseintragung nach DIN 7167 Bei Bohrungen darf die Oberfläche des Formelementes die geometrisch ideale Form (Zylinder) mit Mindestmaß nicht unterschreiten (Hüllbedingung). Außerdem darf an keiner Stelle das Istmaß das Höchstmaß überschreiten. Der Zylinder mit Mindestmaß wird durch den Gutlehrdorn verkörpert.

2.10.2 für Wellen ohne Zeichnungseintragung nach DIN 7167 Bei Wellen darf die Oberfläche des Formelementes die geometrisch ideale Form (Zylinder) mit Höchstmaß nicht überschreiten (Hüllbedingung). Außerdem darf an keiner Stelle das Istmaß das Mindestmaß unterschreiten. Der Zylinder mit Höchstmaß wird durch den Gutlehrring verkörpert.

7

Johannes Stoldt Zusammenfassung Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung

27.07.10

2.10.3 nach E DIN 7150 Teil 2 für Innenpassflächen (Bohrungen): Der Durchmesser des größten gedachten Kreiszylinders geometrisch idealer Form, der innerhalb der Innenpassfläche so einbeschrieben werden kann, dass er gerade eben die höchsten Punkte der Oberfläche berührt, sollte nicht kleiner als das Maximum-MaterialMaß sein. Der größte Durchmesser darf an keiner Stelle das Minimum-Material-Maß überschreiten. für Außenpassflächen (Wellen): Der Durchmesser des kleinsten gedachten Kreiszylinders geometrisch idealer Form, der innerhalb der Innenpassfläche so einbeschrieben werden kann, dass er gerade eben die höchsten Punkte der Oberfläche berührt, sollte nicht größer als das Maximum-MaterialMaß sein. Der größte Durchmesser darf an keiner Stelle das Minimum-Material-Maß unterschreiten.

2.11 Tolerierungsgrundsatz: Unabhängigkeitsprinzip Jede in einer Zeichnung angegebene Anforderung für Maß-, Form- und Lagetoleranzen muss unabhängig voneinander eingehalten werden, falls nicht eine besondere Beziehung angegeben wird. Wird keine Beziehung angegeben, so gelten die Form- und Lagetoleranzen unabhängig vom Istmaß des Formelementes. Maß-, Form- und Lagetoleranzen haben dann keine gegenseitige Beziehung. Anmerkung: Die Bezeichnung Formelement ist in DIN EN ISO 14660-1:1996 geändert in Maßelement.

2.11.1 Anwendung des Unabhängigkeitsprinzips Die Anwendung des Unabhängigkeitsprinzip muss auf der Technischen Zeichnung kenntlich gemacht sein. Dies erfolgt durch einen Hinweis in der Nähe des Schriftfeldes: Tolerierung ISO 8015 Die gegenseitige Abhängigkeit von Maß, Form und Lage an einzelnen Geometrieelementen wird in Abhängigkeit von den funktionellen Erfordernissen durch die Angabe von zusätzlichen Symbolen geregelt. Wenn funktionelle Forderungen für Maßelemente die Anwendung der Hüllbedingung verlangen, muss das Symbol E hinter die Maßangabe für dieses gesetzt w werden erden [nur für diese dann] Anmerkung: Für deutsche Zeichnungen ohne Hinweis auf ISO 8015 gilt für alle Maßelement Maßelementee grund grund-sätzlich die Forderung nach Einhaltung der Hüllbedingung.

2.11.2 Hüllbedingung nach DIN ISO 8015:1986 Für ein einzelnes Formelement, also einen Zylinder oder zwei parallele ebene Flächen, kann die Hüllbedingung gelten. Sie fordert, dass das Formelement die geometrisch ideale Hülle von Maximum-Material-Maß nicht durchbricht. Funktionsanforderung: Das wirkliche Formelement darf die geometrisch ideale Hülle mit Maximum-Material-Maß nicht durchbrechen und alle örtlichen Istmaße innerhalb der Paarungslänge müssen innerhalb der Grenzmaße liegen (Taylorscher Grundsatz)

2.12 Tolerierungsprinzipien

8

Johannes Stoldt Zusammenfassung Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung

27.07.10

Modul 3: Messen, Erfassen von geometrischen Eigenschaften 3.1 Messen Ausführen von geplanten Tätigkeiten zum quantitativen Vergleich der Messgröße mit einer Einheit

3.2 Messungen Messung: Gesamtheit der Tätigkeiten zur Ermittlung eines Größenwertes Metrologie: Die Wissenschaft vom Messen Anmerkung: Metrologoie umfasst sowohl die theoretischen, als auch die praktischen Gesichtspunkte von Messungen, unabhängig von der jeweiligen Messunsicherheit und unabhängig vom jeweiligen Bereich von Wissenschaft und Technik.

Messprinzip: Die wissenschaftliche Grundlage eines Messverfahrens Die meisten physikalischen Größen können nicht mit den Sinnen erkannt werden. Deshalb werden Messeinrichtungen entwickelt, die eine Messgröße in die leicht ablesbare Größe einer Länge oder eines Winkels oder in die leicht verarbeitbare Größe einer elektrischen Spannung etc. umformen. Das Messprinzip erlaubt es, anstelle der Messgröße eine andere Größe zu messen, um aus ihrem Wert eindeutig den der Messgröße zu ermitteln [DIN 1319] Beispiel: der thermoelektrische Effekt, angewendet auf Temperaturmessungen

Messmethode: Allgemeine Beschreibung der logischen Abfolge von Handlungen zur Durchführung von Messungen Anmerkung: Messmethoden können auf verschiedene Arten qualifiziert werden, zum Beispiel: Substitutionsmethode, Differenzmethode, Nullabgleich

Messverfahren: Gesamtheit der genau beschriebenen Tätigkeiten, wie sie bei der Ausführung spezieller Messungen entsprechend einer vorgegebenen Messmethode angewendet werden Beispiel: Masseermittlung mit einer Balkenwaage und Gewichtsstücken nach der Nullabgleichs-Messmetho-de Anmerkung: Es ist üblich, ein Messverfahren in einem Dokument niederzulegen, das dann „Messanwei sung“ (oder Messregel) heißt und normalerweise genügend Einzelheiten enthält, die den Anwender in die Lage versetzen, die Messung ohne weitere Informationen auszuführen.

Messgröße: Spezielle Größe, die Gegenstand einer Messung ist Beispiel: Dampfdruck einer gegebenen Wasserprobe bei 20°C Anmerkung: Die Spezifikation einer Messgröße kann Angaben über Größen wie Zeitpunkt, Temperatur und Druck erfordern.

Einflussgröße: Größe, die nicht Messgröße ist, jedoch das Messergebnis beeinflusst Beispiel: Temperatur einer Messschraube zur Längenmessung; Frequenz bei der Messung der Amplitude einer Wechselspannung Konformitätsnachweis: Messtechnische Bewertung die zu einem Vergleich eines Werkstücks und seinen Spezifikationen führt.

3.3 Wirkliche Oberfläche (ISO/DIS 14406) Wirkliche Oberfläche eines Werkstückes Alle physikalisch existierenden Geometrieelemente, die das ge gesamte samte Werkstück vom umgebenden Medium trennt. (DIN EN ISO 14660-1:1999) Anmerkung: wirkliche Oberfläche von Werkstücken haben viele mögliche funktionale Nutzen: von Oberflächen an Wälzlagern bis zu Sichtflächen an Autokarosserien. Die mechanische [taktile Messgeräte] und elektro-magnetische [optische Messgeräte] Oberfläche sind zwei häufig genutzte funktionale Oberflächen, aber nicht die einzigen.

9

Johannes Stoldt Zusammenfassung Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung

27.07.10

3.4 Ordnungssystem für Gestaltabweichungen (DIN 4760:1982) → Filtern zur getrennten Betrachtung von Rauheit und Formabweichungen → bei Filterung geht großer Zusammenhang verloren, Gesamtbild lässt sich nicht wieder zusammenbauen

3.5 Gestaltabweichungen

3.6 Geometrieelemente 3.6.1 Beziehung der Definitionen von Geometrieelementen zueinander [DIN EN ISO 14660] B → Achse → nicht an wirklichem Werkstück vorhanden! [Die Begriffe im unteren Teil und ihre Zuordnung ist wichtig]

10

Johannes Stoldt Zusammenfassung Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung

27.07.10

3.6.2 Erfassen von Geometrieelmenten Erfassen ist das Festlegen von: • Messverfahren (z.B. taktil, optisch, elektrisch) • taktil: z.B. Antastelement (Größe, Form, Material) • optisch: z.B. Lichtquelle, Beleuchtung, Vergrößerung, NA • Anordnung der Messpunkte • Koordinatensystemen Die Vorgehensweise ist abhängig von der Messaufgabe, der Oberfläche und dem vorgesehenem Messgerät. Lehre: unendlich viele Messpunkte, die gleichmäßig verteilt sind → besser als obige Verfahren!

3.7 Taktile Erfassung 3.7.1 Antastelement Größe und Form sind abhängig von der Messaufgabe, z.B.: • Rauheitsmessung: > 2µm (2µm, 5µm, 10µm → Radius der Antastkugelspitze) • Welligkeits- und Formmessung: µm bis mm • Lageabweichung, Maßbestimmung: mm Formen: Zylinder, Kugel, Radius Werkstoffe für Antastelemente sind, z.B.: Diamant, Rubin, Hartmetall, Glas, Keramik, Stahl

3.7.2 Auswahl Antastgeschwindigkeit Antastgeschwindigkeit begrenzt durch: • Antastkraft (taktile Messung) • Topographie der Oberfläche • Samplingrate (Shannon) Shannonsches Abtasttheorem:

→ mit 7 Punkten kann man eine Sinuswelle rekonstruieren (20% Fehler) → aber eigentlich 11 Punkte gebraucht (lt. Dr. des PDB, 1,xx% Fehler)

3.7.3 Festlegung Messpunktanordnung und Anzahl der Messpunkte Anordnung der Messpunkte und Anzahl der Messpunkte in Abhängigkeit der Geometrieelemente, z.B.: Gerade, Kreis, Ebene, Zylinder, Kegel und Torus sowie Funktionsanforderungen, Prozesseigenschaften

→ alles was weiß ist gibt uns keine Informationen → Kunde kann auch genau dort messen, wenn wir es nicht tun → potentiell Probleme

11

Johannes Stoldt Zusammenfassung Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung

27.07.10

→ Einfluss der Messpunktanzahl → wenn schon 1 Pkt. Außerhalb der Toleranz ist Teil Ausschuss → wir können schon mit wenigen Punkten diese Aussage treffen

→ Parameter für Gemoetrieelemente → bedingen Mindestpunkteanzahl

3.8 Wirkliche Oberfläche 3.8.1 Mechanische Oberfläche Wirkliche Oberfläche eines Werkstückes mechanische Begrenzung des Ergebnisses d...