U přesných dokončovacích operací dochází občas ke vzniku zábrusů a dalších povrchových defektů, které jsou zvlášť nežádoucí na površích vystavených dynamickým účinkům, nebo musí garantovat speciální požadavky na uložení. Jsou to např. pláště valivých těles a oběžných drah kroužků ložisek, ale třeba i povrchy čepů a pouzder speciálních hydraulických a pneumatických prvků. Vadné kusy musí být z dávky vyselektovány, přičemž dosud převládá málo spolehlivá a pomalá vizuální kontrola pod rozptýleným světlem. Progresivní výroba dnes ale požaduje rychlé a spolehlivé automatické kontrolní stanice, vhodné do čistšího provozního prostředí. Úvodem je nutno konstatovat, že zatím neexistuje levná univerzální metoda, která podchytí široké spektrum vad. Měřicí systém se proto přizpůsobuje dané vadě, přičemž velkou roli hraje její velikost a tvar, kvalita povrchu součástky, ale i specifické požadavky zákazníka, jako např. rychlost kontroly, způsob situování stanice do výrobního toku a přirozeně i cena. Použití bezkontaktních metod je samozřejmostí. Optimalizace řešení se provádí na základě modelových zkoušek na souboru vadných a dobrých součástek. Vzniklé kontrolní stanice nejsou univerzální, nýbrž jsou řešeny účelově – zakázkově v souladu s požadavky zákazníka.
Kvantifikace vad Před realizací modelových zkoušek se standardně provádí laboratorní 3D (někdy jen 2D) kvantifikování vad. Pro další vývoj jsou nejdůležitější vady s mezní velikostí – nejmenší a největší. Pro tyto účely se používají unikátní přístroje, např.: mikrotomograf, interferenční mikroskop, konfokální mikroskop. Tato drahá zařízení vlastní většinou jen některá specializovaná pracoviště. Pro méně náročná 2D měření jsou používány levnější mikroskopy nebo kamery s X/Y stoly. '
Modelové zkoušky Volba optimální konfigurace optiky, mechaniky, hardwaru a softwaru probíhá na základě modelových zkoušek. V souladu s technickými požadavky a finančními možnostmi zákazníka se navrhnou možné varianty, které se ověří na modelové mechanické jednotce. Teprve potom je možno přistoupit k návrhu nabídky. Řada vad je podchytitelná kamerovými systémy. Náročnější zákazníci však upřednostňují disperzní metody, které ve speciálních konfiguracích umožní měřit velmi rychle a s nanometrickým rozlišením také vlnitost, drsnost, ale třeba i popáleniny. Výsledky měření nesmí být ovlivněny nepříznivým provozním prostředím; tento požadavek disperzní metody většinou také splňují.
Příklady Prezentujeme výsledky měření přesné malé součástky s přerušovaným povrchem Ø 3 / L 20, kde jemné radiální přesunutí brusného kotouče v řádu μm způsobí na povrchu součástky zábrus široký i desetiny mm. Ten je pouhým okem obtížně postřehnutelný, ale součástku znehodnotí. Na obr. 1 je v 3D zobrazení výřez zábrusu, měřený laboratorním interferenčním mikroskopem Taylor Hobson Talysurf CCI Lite. Taková měření slouží výhradně pro kvantifikaci vad. Výsledek měření zábrusu na vybraném řezu disperzním systémem Opto- Surf je na obr. 2 (spot – Ø 0,3 mm). Systém je určen hlavně pro automatickou kontrolu. Na obr. 3 jsou vybrané příklady hodnocení oskenovaného přerušovaného povrchu součástky systémem, vyvinutým společně v Ústavu přístrojové techniky Akademie věd České republiky (ÚPT AV ČR) a Mesing (50 ot/s, spot – Ø 0,2 mm). Pokud jsou zábrusy přes celou délku nebo orientované přes větší část, není nutno skenovat a doba měření se zkrátí ze sekund na jejich desetiny. Systém je určen výhradně pro rychlou automatickou kontrolu. Modelové zkoušky realizují Mesing a ÚPT např. na zařízení, zde na obr. 4. Různých takových zařízení navrhly a vyrobily celou řadu.
Vývoj a realizace Česká republika patří k několika málo zemím, kde se vývoji techniky na povrchovou defektometrii, a to včetně kontroly zábrusů, věnuje patřičná pozornost. Finálním dodavatelem kontrolních stanic v tomto případě je brněnská společnost Mesing, specializovaná na zakázkovou měřicí a automatizační techniku. Metody firma vyvíjí společně s ÚPT AV ČR; při kvantifikaci vad a hodnocení výsledků vývoje participuje také Fakulta strojního inženýrství Vysokého učení technického v Brně a Český metrologický institut. V zahraničí je významným partnerem německá společnost OptoSurf, která je světovým lídrem v dodávkách optických systémů na bezkontaktní měření tvarových úchylek a drsnosti. Ty jsou ale použitelné i ke kontrole některých dalších povrchových defektů. Vůbec nejdéle řeší Mesing tuto problematiku s Ústavom merania Slovenskej akadémie vied v Bratislavě. Příklad automatické stanice je na obr. 5. Vysoká technická náročnost zařazuje tato sofistikovaná, zakázkově koncipovaná zařízení do cenově vyšších hladin. /Jan Kůr jan.kur@mesing.cz/
