I když v poslední době nastal obrovský boom bezkontaktních optických metod, v rozměrové kontrole součástek budou ještě dlouho převládat kontaktní metody a měřicí doteky, které se součástek přímo dotýkají. Zůstanou prvkem výrazně ovlivňujícím přesnost a spolehlivost kontrolních zařízení. Tyto na první pohled jednoduché elementy zaznamenaly v poslední době řadu změn a pozitivně ovlivňují úroveň měřicí techniky, zamířené zejména na velkosériovou kontrolu automobilových součástek a dílů valivých ložisek. Uvádíme zde alespoň základní informace o vývoji některých těchto prvků.
Podle účelu použití existuje mnoho typů doteků, lišících se tvarem, velikostí i materiálem tělesa a vlastní dotykové plochy. KULOVÝ TVAR PŘEVLÁDÁ Velkému rozšíření kulových doteků napomohla sériová výroba tvarově přesných kuliček z celé řady materiálů, které jsou voleny podle vlastností kontrolované součástky, ale i měřicího zařízení. Pro méně náročné případy se používají velmi levné ocelové (ložiskové) kuličky; všeobecně ale převládají kuličky z SK, různých druhů keramiky a pro 3D měřicí stroje jsou to hlavně kuličky z rubínu. Tvarová úchylka používaných kuliček bývá menší než 0,1 μm. Příklady kuliček z různých materiálů jsou na obr. 1. DIAMANTOVÉ KULOVÉ DOTEKY Monokrystalické kuličky se zatím vyrábějí ve dvou průměrových velikostech – ø 1 a ø 3 mm a z cenových i výrobních důvodů se sortiment v budoucnu nebude asi příliš rozšiřovat. Je zajímavé, že za projektem stáli nejprve výrobci drahých kuličkových per se záměrem vybavovat ta nejluxusnější diamantovými kuličkami. Dotek s monokrystalickou kuličkou ø 3 mm je na obr. 2. Cena kulových monokrystalických doteků zatím přirozeně výrazně převyšuje cenu rubínových doteků. Nicméně se ukazuje, že při intenzivním nasazení ve 3D měřicích strojích vychází provoz s diamantovým dotekem ø 3 mm v důsledku minimálního opotřebení, snížení obslužných úkonů a zvýšení spolehlivosti cenově příznivější než s rubínovým. Situaci by mohly změnit nově vyvíjené BLACK DIAMOND (viz obr. 3) s minimálním objemem diamantové hmoty. Základem je kulička z keramiky a na její povrch je nanesena vrstva diamantového nanoprachu. Tyto kuličky by měly být vyráběny v průměrovém rozsahu 0,5–20 mm a jejich cena se očekává cca poloviční ve srovnání s kuličkou monokrystalickou. Grafický záznam úchylky kruhovitosti „černé“ kuličky ø 3 mm je na obr. 4. Kuličky jsou na dříku doteku pájeny ve vakuu. Oba typy kuličkových doteků pocházejí od firmy DUTCH DIAMOND a nyní je testuje MESING s cílem širšího uplatnění zejména v zakázkově řešené měřicí technice. Upozorňujeme, že doteky BLACK DIAMOND jsou ještě ve stádiu vývoje.
BŘITOVÉ A ROVINNÉ DOTEKY se využívají hlavně v účelově řešených měřicích zařízeních. Břitový tvar se preferuje třeba při kontrole vnějších povrchů rotačních součástek a rovinné doteky jsou nezastupitelné při měření ø kulových ploch. Při výrobě těchto doteků jsou využívány dnes hojně rozšířené polotovary, např. z keramiky a tvrdokovu. U velmi komplikovaných tvarů se používá povlakovaná rychlořezná ocel. Objevují se ale i polotovary z polykrystalických diamantů. Nevýhodou je, že většina z nich poškozuje měřený povrch. Proto se v těchto případech stále častěji používají doteky z monokrystalického diamantu. MESING se v takových případech běžně obrací se svými požadavky na tuzemskou firmu DIA PRAHA. Na obr. 5 je profil břitového doteku, pořízený konfokálním mikroskopem, který na zakázku zhotovila pro MESING firma SYNTON – MDP. Vlastní břit sestává ze stykové plochy o větším poloměru, který na obou stranách přechází přes malé přechodové rádiusy do střechové části. Na obr. 6 je rovinný dotek DIA PRAHA. CÍLE Diamantové doteky mají mnohem větší životnost než doteky z dosud používaných materiálů. Výsledky zkoušek otěru diamantu a jiných materiálů prezentují běžně jejich výrobci. Zkoušky obvykle probíhají posouváním doteku po kalené ocelové podložce a vyhodnocuje se otěr v závislosti na dráze a kontaktní síle. Tato data jsou sice velmi důležitá, ale neříkají vše. Pro využití v tvrdých provozních podmínkách na kontrolních stanicích a automatech je třeba hodnotit i vzájemné ovlivňování doteků a kontrolovaného materiálu. To platí zejména pro měření součástek z různých Al slitin (měkkých, s vysokým obsahem Si atd.) nebo také tenkých fólií z měkkých plastů. Takové zkoušky ale výrobci doteků běžně nedělají a musí si je zajistit uživatelé. MESING jako výrobce speciálních zakázkově řešených měřicích zařízení je přirozeně zařadil do svého vývojového programu. Chce mít maximum zkušeností, a to nejen pro svoji interní potřebu, ale i pro poskytování kvalifikovaného servisu svým zákazníkům. Vývoj nových snímacích prvků na kontaktní kontrolu, a to včetně doteků, probíhá ve společnosti MESING za účinné grantové podpory MPO v projektu FRTI 2 / 705.
jan.kur@mesing.cz michal.chamrad@mesing.cz martin.weigl@mesing.cz.