Qualität einer Abkantpresse vor dem Kauf prüfen
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GD&T umfasst 14 geometrische Toleranzen, die auf jedes Bauteilmerkmal angewendet werden können, um diese zu steuern. Diese Toleranzen sind ausführlich in der ASME Y14.5-2009 beschrieben.
Viele dieser 14 Toleranzen weisen ähnliche Merkmale in Bezug darauf auf, wie sie die Form und Maße eines Bauteils kontrollieren. Daher ist es wichtig, den vorgesehenen Verwendungszweck des Bauteils im Voraus zu kennen.
Zur besseren Übersicht werden diese 14 Toleranzen in fünf Hauptgruppen unterteilt.
In diesem Artikel betrachten wir den Profilaufruf einer Oberfläche (oder Oberflächenprofil), der zur oben genannten Profilgruppe gehört. Diese beiden Aufrufe ermöglichen es, Geometrien mit komplexen Außenkonturen und beeindruckenden Details herzustellen.
Das Profil einer Oberfläche ist ein äußerst leistungsfähiger und vielseitiger GD&T-Aufruf. Es kann bei nahezu allen komplexen Außenkonturen angewendet werden, bei denen andere Toleranzen schwer umsetzbar sind.
Beispiele für den Einsatz des Oberflächenprofils:
Das Oberflächenprofil steuert das Oberflächenprofil eines Bauteils entsprechend dem CAD-Modell oder der technischen Zeichnung. Viele technische Bauteile wie Turbinenschaufeln, Karosseriestrukturen und Flugzeugflügel besitzen hochkomplexe Oberflächen. Diese Oberflächen müssen aus funktionalen Gründen mit großer Präzision gefertigt werden. Der Profilaufruf einer Oberfläche unterstützt die Herstellung dieser Bauteile, indem er das Oberflächenprofil während der Fertigung kontrolliert und die Ergebnisse nach Produktion misst.
Das Profil einer Oberfläche definiert eine virtuelle Oberfläche, die als Grundlage dient, um die tatsächliche Oberfläche zu messen. So können äußerst komplexe Oberflächenprofile erzeugt werden, solange sie als CAD-Modell erstellbar sind. Die geforderte Oberflächenspezifikation muss zudem innerhalb der Möglichkeiten des jeweiligen Fertigungsverfahrens liegen.
Die Toleranzzone des Oberflächenprofils besteht aus zwei parallelen Ebenen, die beidseitig der idealen gekrümmten Oberfläche (auch wahres Profil genannt) angeordnet sind. Beide Ebenen folgen der Form der Idealoberfläche, und der Abstand zwischen ihnen stellt die Toleranzgrenze für den Aufruf dar. Eine kleinere Toleranzgrenze sorgt für strengere Kontrolle, kann aber die Fertigung erschweren. Alle Punkte auf der gesamten Bauteiloberfläche müssen innerhalb der angegebenen Toleranzzone liegen, damit das Bauteil akzeptiert wird.
Wie bereits erwähnt, kann das Profil einer Oberfläche nahezu alle GD&T-Aufrufe ersetzen, unabhängig davon, ob sie gekrümmt oder flach sind. Sehen wir uns einige Beispiele an:
Wird das Profil einer Oberfläche ohne Bezug verwendet, kann es alle Formkontrollen ersetzen.
Die vier Formkontrollen sind:
Diese Formkontrollen begrenzen die Form eines Bauteils durch die Schaffung einer Toleranzzone zwischen zwei parallelen Flächen. Diese Flächen können entweder eben oder zylindrisch sein.
Wird das Profil einer Oberfläche mit einem Bezug verwendet, kann es alle Orientierungskontrollen ersetzen.
Die Orientierungskontrollen sind:
Um ein Bauteilmerkmal in GD&T auszurichten, benötigen wir einen Bezug wie eine Bezugsebene, -linie oder -achse. Durch die Angabe eines Bezuges im Merkmalsteuerrahmen des Oberflächenprofils lässt sich die Funktion aller Orientierungskontrollen abbilden, um eine Oberfläche in einer bestimmten Position zu halten.
Die Toleranz des Oberflächenprofils ist das 3D-Äquivalent zur Linienprofil-Toleranz. Während das Linienprofil einen bestimmten Querschnitt am Bauteil kontrolliert, steuert das Oberflächenprofil jeden Querschnitt über die gesamte Länge der Oberfläche.
Es kann vorkommen, dass beide Profilkontrollen gemeinsam angewendet werden. In diesem Fall ist die Toleranz des Linienprofils enger als die des Oberflächenprofils. Dies dient dazu, an kritischen Querschnitten eine höhere Kontrolle zu erzielen, während das Oberflächenprofil eine allgemeinere Kontrolle über die gesamte Oberfläche sicherstellt.
Ein Führungspfeil verbindet den Merkmalsteuerrahmen (im Folgenden als FCF bezeichnet) der Oberflächenprofiltoleranz mit dem Bauteilmerkmal. Wie alle FCFs im GD&T kann auch der FCF für das Oberflächenprofil in drei unterschiedliche Blöcke unterteilt werden:
Dieser Block definiert die geometrische Toleranz, die auf ein Merkmal angewendet wird, indem das entsprechende Symbol eingefügt wird. Das Symbol für das Oberflächenprofil ist ein umgekehrter Halbkreis mit einem waagerechten Durchmesser, der seine Enden verbindet.
Dieser Block enthält spezifische Informationen darüber, wie eine Toleranz auf ein Merkmal angewendet wird. Da beim Oberflächenprofil die Toleranzzone standardmäßig eine Gesamtzone ist, gibt es dafür kein besonderes Symbol. Anschließend folgt die Toleranzgrenze. Diese, auch Toleranzwert genannt, ist der Abstand zwischen den beiden Ebenen der Toleranzzone und wird im FCF als Zahlenwert angegeben.
Meistens folgt auf diese Zahl noch ein Modifikator für die Materialbedingung (MMC, LMC usw.), jedoch sind diese für das Oberflächenprofil nicht anwendbar.
Dies ist der dritte Block im GD&T, der die Bezugsflächen für die Toleranzen enthält. Beim Oberflächenprofil ist die Verwendung eines Bezuges optional. Ohne Bezug wird lediglich die Form des Merkmals kontrolliert. Sollen jedoch weitere Aspekte wie Orientierung, Lage oder Größe überwacht werden, müssen ein oder mehrere Bezüge festgelegt werden.
Wie in den obigen Beispielen erwähnt, kann das Oberflächenprofil nahezu alle Form- und Lagetoleranzen ersetzen. Daher stellt sich die Frage:
Warum wird es nicht überall verwendet?
Die Antwort liegt in den Kosten. Um das Oberflächenprofil zu messen, muss das Bauteil mit einer Koordinatenmessmaschine (CMM) überprüft werden. CMMs messen entweder mit Taster oder Laser. Beide Varianten sind jedoch teuer, da:
Daher wird Ingenieuren dringend empfohlen, sicherzustellen, dass die Oberflächenprofiltoleranz wirklich notwendig ist und keine andere GD&T-Toleranz die Anforderung erfüllen kann.
Hier einige bewährte Methoden und wichtige Aspekte, die bei der Anwendung der Oberflächenprofiltoleranz zu beachten sind.
Daher ist es äußerst wichtig, vorab eine Toleranzkettenanalyse durchzuführen, um die in der Zeichnung angegebenen Zahlenwerte festzulegen.
Das Oberflächenprofil ist ein äußerst leistungsfähiges GD&T-Symbol, das für komplexe Oberflächenprofile aller Art von Bauteilen genutzt werden kann. Es sollte jedoch stets unter Berücksichtigung der damit verbundenen Kosten für Messung und Überprüfung eingesetzt werden.
