VDI VDE 2617 Blatt 2 2-2000 Accuracy of coordinate measuring machines - Parameters and their reverification - Form measurement.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREVERBAND DERELEKTROTECHNIKELEKTRONIKINFORMATIONSTECHNIKGenauigkeit von KoordinatenmegertenKenngren und deren PrfungFormmessungAccuracy of coordinate measuring machinesParameters and their reverificationForm measurementVDI/VDE 2617Blatt 2.2 / Part 2.2Ausg. deutsch/englischIss

2、ue German/EnglishVDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA)Fachausschu KoordinatenmetechnikVDI/VDE-Handbuch Metechnik IIVDI-Handbuch Betriebstechnik, Teil 3VDI/VDE-Handbuch Mikro- und FeinwerktechnikDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 17.040.30Juli 2000July 2

3、000No guarantee can be given with respect ot the English transla-tion. The German version of this Guideline shall be taken asauthoritative.Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Zweck und Geltungsbereich . . . . . . . . . . 32 Prinzip und Einflugren . . . . . . . . . . .

4、 42.1 Prinzip der Formmessung mit KMG . . . . 52.2 Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.3 Tastkugelradius . . . . . . . . . . . . . . . 63 Annahmeprfung . . . . . . . . . . . . . . . . 113.1 Prfkrper . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.2 Durchfhrung . . . . . . . . . . . . . . . .

5、 133.3 Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.4 Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 berwachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154.1 Prfkrper . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164.2 Durchfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . 164.3 Auswertung . . . . . . . . . . . . . .

6、 . . . 174.4 berwachungsintervall und Dokumentation 18Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18VDI/VDE-RICHTLINIENContents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Purpose and scope of application . . . . . . . 32 Principles and parameters . . . . . . . . . . . 4

7、2.1 Principle of CMM form measurement . . . . 52.2 Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.3 Stylus tip radius. . . . . . . . . . . . . . . . 63 Acceptance testing . . . . . . . . . . . . . . . 113.1 Artifacts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.2 Performance . . . . . . . . . .

8、. . . . . . . 133.3 Evaluation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.4 Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Interim checks . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154.1 Artifacts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164.2 Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . 164.3 Evaluation.

9、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174.4 Checking intervals and documentation. . . . 18References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Zu beziehen durch / Available from Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 20

10、00Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedFrhere Ausgabe: 6.99 Entwurf,deutschFormer edition: 6/98 draft, in German onlyB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher I

11、ngenieure, Dsseldorf 2000 2 VDI/VDE 2617 Blatt 2.2 /Part 2.2VorbemerkungIn der Richtlinie VDI/VDE 2617 werden Kenngr-en zur Beurteilung der Genauigkeit von Koordi-natenmegerten (KMG) festgelegt und Verfahrenzur Prfung von Genauigkeitsangaben beschrieben.Bisher sind folgende Bltter verffentlicht:Blat

12、t 1 GrundlagenBlatt 2.1 LngenmeunsicherheitBlatt 3 Komponenten der Meabweichung desGertesBlatt 4 Drehtische auf Koordinatenmegerten Blatt 5 berwachung durch PrfkrperBlatt 5.1 berwachung mit KugelplattenBlatt 6 Koordinatenmegerte mit optischer An-tastung, GrundlagenBlatt 6.1 Koordinatenmegerte mit op

13、tischer An-tastung, Sensoren zur 2D-MessungBlatt 6.2 Koordinatenmegerte mit optischer An-tastung, Optische 1D-AbstandssensorenIn den bisher vorliegenden Blttern werden Kenngr-en zur Prfung der Genauigkeit von KMG aus-schlielich fr den Bereich der Lngenmessung defi-niert. KMG sind jedoch Universalmeg

14、erte zur Ma-,Form- und Lagemessung. Sie ermglichen umfas-sende, automatisierte Messungen der Werkstcke ineiner Aufspannung auch an schiefliegenden oder un-regelmigen Formelementen. KMG werden deshalbbei geeigneten Anforderungen zunehmend auch frFormmessungen herangezogen. Neben den speziellen Formme

15、gerten und KMGwerden konventionelle Formmeverfahren z.B. mitFeinzeigern eingesetzt. Jedes dieser Meverfahrenbietet in einem bestimmten Anwendungsbereich diekleinste Meabweichung und stellt damit das opti-male Verfahren dar. Die Verfahren unterscheiden sichhinsichtlich Genauigkeit, Funktionalitt, Fer

16、tigungs-tauglichkeit und Automatisierungsgrad. Anhand die-ser Kriterien wird die Auswahl des fr die jeweiligeAnwendung optimalen Gerts getroffen.Die heute verfgbaren Normen zur Formmessungorientieren sich an den Mglichkeiten und den Eigen-schaften von Spezial-Formmegerten mit Dreh-achse und Mekopf.

17、Der Einsatz von KMG und an-deren zur Formmessung geeigneten Einrichtungenwerden in diesen Normen nicht bercksichtigt. Des-halb befat sich das vorliegende Blatt 2.2 mit derFormmessung auf Koordinatenmegerten. Um dieAuswahl zwischen den unterschiedlichen Verfahrenzu ermglichen, sind in dieser Richtlin

18、ie die Voraus-setzungen beschrieben, bei deren Einhaltung dieMeergebnisse untereinander vergleichbar sind. Preliminary noteThe VDI/VDE 2617 guideline defines parameters forevaluating the accuracy of coordinate measuring ma-chines (CMM) and describes procedures for verify-ing accuracy specifications.

19、The following Parts have so far been published:Part 1 PrinciplesPart 2.1 Length measuring uncertaintyPart 3 Components of CMM measuring errorsPart 4 Rotary tables on coordinate measuringmachines Part 5 Monitoring using artifactsPart 5.1 Monitoring using ball platesPart 6 CMMs with optical probing, p

20、rinciplesPart 6.1 CMMs with optical probing, sensors for 2DmeasurementPart 6.2 CMM with optical probing, optical 1D dis-tance sensorsIn the presently available parts, parameters for verify-ing CMM accuracy are defined for length measure-ment only. However, CMMs are universal measuring devices fordet

21、ermining dimension, form and position. They per-mit comprehensive and automatic workpiece meas-urement without reclamping, also of skew or irregu-lar form elements. Where they meet the require-ments, CMMs are therefore increasingly also usedfor form measurement. In addition to special form testers a

22、nd CMMs, con-ventional form measuring procedures are adopted,for example using precision dial gages. Each of theseprocedures has a minimum measuring error in a spe-cific field of application and therefore constitutes theoptimum technique. The procedures differ with aview to accuracy, functionality,

23、shopfloor suitabilityand level of automation. The perfect instrument for aspecific purpose is selected on the basis of these cri-teria.Form measurement standards available today are ori-ented on the possibilities and properties of dedicatedform testers featuring an axis or rotation and a meas-uring

24、head. No allowance is made in these standardsfor the use of CMMs and other devices suited forform measurement. Therefore, the present Part 2.2deals with the subject of form measurement on coor-dinate measuring machines. To allow the user to se-lect between the different procedures, this guidelinedes

25、cribes the different conditions which must be metin order to permit the measuring results to be com-pared.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000 VDI/VDE 2617 Blatt 2.2 /Part 2.2 3 Zur Zeichnungsangabe de

26、r Formtoleranz gehrt aufder Zeichnung oder in Begleitdokumenten die An-gabe der Mebedingungen, d.h. die Angabe des Tast-kugelradius als alleinigen (mechanischen) Filtersoder, wenn zustzlich ein weiteres Filter angewendetwerden soll, die Angabe ber die Art1) und Grenz-wellenlnge2) des Filters.1 Zweck

27、 und GeltungsbereichDiese Richtlinie gilt fr KMG beliebiger Bauart undGenauigkeit mit mechanischer oder optischer An-tastung. Auch manuelle KMG sind teilweise zur Auf-nahme der zur Formmessung notwendigen hohenMepunktzahlen geeignet und deshalb nicht generellausgeschlossen.Einschrnkungen im Geltungs

28、bereich ergeben sichaus der Fhigkeit des KMG, in akzeptabler Mezeitausreichend viele Antastpunkte aufzunehmen. Frdie Rundheitsmessung sind 3600 bzw. 4000 Punktepro Schnitt blich. Eine Mepunktanzahl dieser Gr-enordnung ist nicht mit allen KMG mit wirtschaft-lich vertretbarem Aufwand erfabar. Formmess

29、un-gen auf KMG mit lckenhafter Datenerfassung fallennicht in den Geltungsbereich dieser Richtlinie, dadurch sie die Vergleichbarkeit der Ergebnisse nichtgewhrleistet ist.In der Richtlinie VDI/VDE 2631 wird detailliert dieMessung von Rundheit und Geradheit auf Formme-gerten beschrieben. Durch die Ori

30、entierung dieserRichtlinie und auch der entsprechenden Normen aufsolche Spezial-Formmegerte ist ihre Anwendungauf die Formmessung mit KMG nur eingeschrnktmglich. Hauptschlich knnen nur die Grundlagenentnommen werden.KMG eignen sich neben der Messung von Rundheit,Zylinderform, Geradheit und Ebenheit

31、auch fr dieMessung von Linien- und Flchenformtoleranzen.Diese Richtlinie schliet deshalb alle Formtoleranzenein, setzt aber die Kenntnis der in VDI/VDE 2631dargestellten Grundlagen der Formmetechnik vor-aus. Diese Richtlinie hat den Zweck, die Vergleichbarkeitder Formmeergebnisse auf KMG und deren R

32、ck-fhrbarkeit zu gewhrleisten. Dazu werden keineneuen Definitionen geschaffen, sondern es werdenRegeln zur Formmessung auf KMG aufgestellt, die aufbauend auf den vorhandenen Normen zur Form-messung die speziellen Fhigkeiten der Koordina-tenmegerte bercksichtigen. Zum Verstndnis der1) RC-Filter nach

33、DIN 4771 oder Gaufilter nach ISO 115622) 15; 50; 150; 500 oder 1500 Wellen/Umfang bzw. 0,025; 0,08; 0,25;0,8; 2,5 oder 8 mm GrenzwellenlngeThe form tolerance specifications in the drawing oraccompanying document must include the measuringconditions, i.e., the stylus tip radius as the sole (me-chanic

34、al) filter or, if an additional filter is to be used,information on the type1) and cut-off wavelength2) ofthe filter.1 Purpose and scope of applicationThis guideline applies to CMMs of any type and ac-curacy with mechanical or optical probing. Somemanual CMMs are also suitable for acquiring the vast

35、number of measuring points required for form meas-urement and can therefore not generally be excluded. Limitations in the scope of application are a result ofthe CMMs capability to pick up an adequate numberof points within an acceptable measuring time. Forroundness measurement, the usual number of

36、pointsper profile lies between 3600 and 4000. Not allCMMs permit the acquisition of so many points withan acceptable outlay. Form measurement on CMMsproviding incomplete data acquisition is not coveredby the scope of application of this guideline, as thecomparability of results is not guaranteed in

37、this case.The VDI/VDE 2631 gives a detailed description ofthe measurement of roundness and straightness onform measuring instruments. Due to the focusing ofthis guideline and appropriate standards on such ded-icated form measuring instruments, they can only beapplied to a limited extent to form meas

38、urement us-ing a CMM. Basically, only the principles can beused.In addition to the measurement of roundness, cylin-dricity, straightness and flatness, CMMs are suitablefor measuring line and surface form tolerances. Thisguideline therefore includes all form tolerances, but itis assumed that the prin

39、ciples of form measurementillustrated in VDI/VDE 2631 are known. It is the purpose of this guideline to ensure the com-parability of CMM form measurement results andtheir traceability. For this, no new definitions are cre-ated, but rules for form measurement on CMMs areestablished which take into ac

40、count the special capa-bilities of coordinate measuring machines on the ba-sis of existing form measurement standards. For bet-ter understanding of CMM properties, the machine1) RC-Filter as per DIN 4771 or Gaussian filter as per ISO 11562.2) 15; 50; 150; 500 or 1500 upr, or 0.025; 0.08; 0.25; 0.8;

41、2.5 or 8 mmcut-off wavelength.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000 4 VDI/VDE 2617 Blatt 2.2 /Part 2.2Eigenschaften von KMG werden Gerteaufbau, Prin-zip der Formmessung und die Auswirkung von Ein-flugren au

42、f die Meabweichung beschrieben. Frdie Annahmeprfung und fr die berwachung vonKMG im Einsatz zur Formmessung werden Prfkr-per und Verfahren definiert.2 Prinzip und Einflugren In der Richtlinie VDI/VDE 2631 Blatt 1 sind die Ein-flsse auf das Ergebnis einer Formmessung beschrie-ben. Bei der Formmessung

43、 mit KMG sind generelldie gleichen Einflsse wirksam (Bild 1). Bild 1. Einflsse auf das Meergebnis bei der Formmessung(Quelle: VDI/VDE 2631 Blatt 1)Bei diesen Einflssen ist bezglich der Formmessungauf KMG besonders zu beachten:Der Ausbildungsstand und das Pflichtbewutseindes Megerteanwenders haben zw

44、ar auch beieinem KMG Einflu auf das Meergebnis. BeiGerten mit ausgetestetem, automatischem Me-ablauf werden jedoch einige Fehlerquellen ver-mieden.Bei der Aufspannung ist keine mechanische Aus-richtung notwendig. Durch die enthaltenen Steue-rungsmglichkeiten kann in der Regel eine voll-stndige Messu

45、ng ohne Umspannen durchgefhrtwerden. Die Festlegung der Bezugskoordinatenam Werkstck beeinflut aber direkt die Me-ergebnisse und mu deshalb besonders sorgfltiggeschehen.Als Auswertemethoden werden auch mit KMG diein VDI/VDE 2631 Blatt 1 fr Rundheit und Ge-radheit beschriebenen Methoden verwendet. Da

46、diese Richtlinie aber alle Formtoleranzen behan-delt, sind in den Abschnitten Filter und Annahme-prfung auer den Auswertemethoden fr Rund-heit und Geradheit auch Zylinderform, Ebenheit,Linienform und Flchenform aufgefhrt.AufstellortSchwingungen, TemperaturAnwenderGerteeinstellung,Reinigung,MeobjektM

47、e-ergebnisAuswertungMinimale Zone,EinhllendeMeobjektSpannmittelVerformung,LagesicherungFormabweichung,MestelleMegertPositionierung,MeachsenTastsystemTastelement,MekraftFilterMepunktanzahl,Typdesign, the principle of form measurement and the ef-fects which parameters have on the measuring devia-tions

48、 are described. Artefacts and procedures for ac-ceptance testing and monitoring of CMMs used forform measurement are defined.2 Principles and parameters The guideline VDI/VDE 2631 Part 1 describes theparameters influencing the results of form measure-ment. In form measurement using a CMM, it is gen-

49、erally the same influences which come to bear(Fig. 1). Fig. 1. Influences on measuring results obtained in form measu-rement (source: VDI/VDE 2631 Part 1)The following must be taken into account when per-forming form measurement with a CMM:Although training and diligence of the CMM op-erator still have an influence on the results ob-tained with a CMM, some error sources are elimi-nated