GD&T-Tipp: Umwandlung von Plus/Minus in Profiltoleranz

Im Bereich der Präzisionsbearbeitung können selbst geringfügige Mehrdeutigkeiten im Design zu erheblichen Qualitäts- und Funktionsrisiken führen. Dieser GD&T-Tipp zeigt, wie ein scheinbar unkompliziertes Plus/Minus-Toleranzschema potenzielle Probleme verdecken kann und wie eine gut implementierte Profiltoleranz, die an die ISO GPS- und ASME GD&T-Standards angepasst ist, sowohl die Produktfunktion als auch die Fertigungseffizienz schützt.

Originalzeichnung

Bei der Angebotserstellung für das folgende Teil stellten wir fest, dass die Kundenzeichnung mehrdeutig ist und die nach Spezifikation gefertigten Teile möglicherweise nicht die Designabsicht des Kunden erfüllen. Die Originalzeichnung ist in Abbildung 1 zu sehen.

Originalzeichnung, die das Teil mit Plus/Minus-Toleranz zeigt

Mögliche Interpretation

Da die Zeichnung eine Plus\Minus-Zeichnung ist:

  • Es ist unmöglich, die primären Merkmale des Teils zu erkennen (welches Merkmal die primären Richtungen vorgibt)
  • Die konische Oberfläche ist indirekt toleriert, was zu einer Situation führen kann, in der Teile, die die geometrische Verifizierung bestehen, möglicherweise nicht funktionsfähig sind.

Abbildung 2 zeigt eine mögliche Interpretation der Variationsgrenzen. Ein Teil, das sich innerhalb dieser Grenzen befindet, besteht die geometrische Inspektion und birgt ein funktionales Risiko. Die konische Verjüngung scheint ein kritisches Merkmal zu sein.

Zeichnung, die die mögliche Interpretation der Originalzeichnung zeigt
Abbildung 2

Funktionale Einschränkungen

Eine Anfrage zur Klärung beim Kunden brachte die in Abbildung 3 dokumentierten funktionalen Einschränkungen hervor:

  • Das Teil liegt tangential zu einer gegenüberliegenden planaren Oberfläche (lila markiert)
  • Das Teil wird durch den äußeren zylindrischen Durchmesser 9 zentriert (die Achsenlinie der orangefarbenen Oberfläche)
  • Originalzeichnung ohne direkte Spezifikation der konischen Oberfläche (der Bereich, der in Abbildung 3 zwischen Markierung A und Markierung B rot markiert ist), die Konik und die ebene Fläche sind kritische Merkmale des Teils
  • Der rote Bereich sollte einen symmetrischen Versatz von 0,015 mm nicht überschreiten (in der Originalzeichnung könnte dieser Bereich die Grenzen von 0,057 – 0,071 erreichen).
Zeichnung, die die funktionalen Einschränkungen zeigt
Abbildung 3

Korrekte GD&T-Implementierung mit Profiltoleranz

In Anbetracht dessen empfahl Machinix (Abbildung 4), die Zeichnung zu aktualisieren,

  • Lila und orangefarbene Oberflächen als Bezugsmerkmale festlegen.
  • Direkte Spezifikation der kritischen Oberfläche (rot) mit einem Profil hinzufügen (anstelle von Plus/Minus).

(Das Profil spezifiziert direkt eine Zone, die die Größen-, Positions-, Positions- und Formabweichung der kritischen Merkmale begrenzt (gekennzeichnet durch die rote Zone in Abbildung 4) und ist einfacher zu steuern)

Zeichnung, die die korrekte GD&T-Implementierung zeigt
Abbildung 4

Eine bessere Möglichkeit, technisches Feedback zu kommunizieren

Die digitale Plattform von Machinix rationalisiert den Angebots- und Bestellprozess von Präzisionsbearbeitungsteilen. Durch die Verwendung der technischen Feedback-Funktion wird eine klare Kommunikation zwischen Ingenieuren und dem technischen Lösungsteam von Machinix ermöglicht. Es wird sichergestellt, dass alle technischen Probleme, einschließlich der korrekten Implementierung von GD&T, umgehend behoben werden, bevor die Produktion beginnt. Dieser proaktive Ansatz minimiert Risiken und garantiert ein reibungsloses Fertigungserlebnis.

Screenshot, der die digitale technische Feedback-Funktion von Machinix zeigt

Fazit

GD&T dient als wichtiges Kommunikationsmittel in der Welt der Präzisionsteile und überträgt die Designabsicht nahtlos vom Kopf des Ingenieurs in die Produktionshalle und zur Qualitätskontrolle. Durch die klare Definition von Toleranzen und Merkmalen reduziert GD&T das Risiko von Qualitätsproblemen erheblich und stellt die Funktionalität des Teils sicher.

Wenn Sie eine fachkundige Beratung zur Implementierung von GD&T in Ihre Präzisionsfertigungsprozesse suchen, erstellen Sie noch heute eine Angebotsanfrage und laden Sie Ihre Zeichnungen hoch. Unsere technischen Lösungsingenieure werden diese prüfen und Ihnen innerhalb von 48 Stunden wertvolles Feedback geben.


Der folgende Tipp wurde in Zusammenarbeit mit TES-TECH verfasst. Unsere technischen Lösungsingenieure lernen und erweitern ständig ihr Wissen. Eine Möglichkeit, dies zu tun, ist die Teilnahme an den technischen GD&T-Kursen von TES-TEC und das weitere Lernen von Gili Omri und dem Team.

Der ultimative Leitfaden für optomechanische Teile

Optomechanische Teile sind die unbesungenen Helden optischer Systeme, die eine präzise Ausrichtung, Stabilität und Schutz für empfindliche Komponenten wie Linsen, Spiegel und Detektoren gewährleisten. Vom Gehäuse, das einen Laser vor Staub schützt, bis hin zur winzigen Schraube, die den Fokus eines Mikroskops feinjustiert, spielt jedes Teil eine entscheidende Rolle bei der Erzielung der gewünschten optischen Leistung. In diesem Leitfaden werden wir die vielfältige Welt der optomechanischen Komponenten erkunden und Erklärungen, Bilder und Designtipps geben, die Ihnen helfen, ihre Funktionen und Bedeutung zu verstehen.

Optisches Gehäuse

Optische Gehäuse sind präzisionsgefertigte Gehäuse, die optische Komponenten wie Linsen und Spiegel sicher halten und schützen. Sie sorgen für eine exakte Ausrichtung und schützen die Optik vor Umwelteinflüssen wie Staub, Feuchtigkeit und mechanischer Beanspruchung. Hohe Präzision ist entscheidend, da selbst kleinste Fehlausrichtungen die Leistung des optischen Systems beeinträchtigen können. Diese Gehäuse werden typischerweise aus langlebigen Materialien wie Aluminium oder Edelstahl hergestellt, um eine langfristige Stabilität und Zuverlässigkeit in empfindlichen Anwendungen wie Kameras, Lasern und wissenschaftlichen Instrumenten zu gewährleisten.

Kundenspezifisches optisches Gehäuse, AL6061-T651 mit schwarzer Eloxierung

Spektrometergehäuse

Ein Spektrometergehäuse ist eine kritische Komponente in optischen Systemen, die empfindliche Spektrometerteile wie Beugungsgitter und Detektoren schützt. Diese Gehäuse bieten eine stabile, geschützte Umgebung und schirmen das Spektrometer vor Staub, Feuchtigkeit, Temperaturschwankungen und Vibrationen ab, die genaue Messungen beeinträchtigen können. Die Genauigkeit der Bearbeitung des Gehäuses wirkt sich direkt auf die Leistung des Spektrometers aus und gewährleistet eine präzise Ausrichtung und zuverlässige Spektralanalyse. Dieses spezielle Gehäuse verfügt über eine sandgestrahlte, matte Oberfläche, um interne Reflexionen und Streulicht zu minimieren und seine Leistung weiter zu optimieren.

Nahaufnahme eines kundenspezifisch bearbeiteten Aluminium-Spektrometergehäuses mit sandgestrahlter, matter Oberfläche und schwarzer Eloxierung
Kundenspezifisches Spektrometergehäuse, AL6061-T651 mit interner Sandstrahlung und schwarzer Eloxierung

Statische Linsenhalterung

Statische Linsenhalterungen sind Präzisionskomponenten, die verwendet werden, um optische Linsen in optischen Anwendungen sicher zu halten und auszurichten, um Lichtstrahlen von ihrer Quelle zu einem Zielbereich zu lenken und zu leiten. Sie sind unerlässlich für eine präzise Strahlausrichtung in verschiedenen Branchen, darunter Forschung, Biomedizin, Biowissenschaften, Astronomie, Metrologie und Halbleiterfertigung. Diese Halterungen müssen für eine genaue Positionierung auf der Platte oder dem Gehäuse hochpräzise sein.

Ein Foto von 10 verschiedenen kundenspezifisch bearbeiteten Linsenhalterungen und -fassungen aus Aluminium mit schwarzer Eloxierung
Statische Linsenhalterungen, AL6061-T6 mit schwarzer Eloxierung

Einstellschrauben

Einstellschrauben sind eine wesentliche optomechanische Komponente, die eine präzise und kontrollierte Bewegung zum Ausrichten optischer Elemente mit hoher Genauigkeit ermöglicht. Diese Schrauben verfügen typischerweise über feine Gewinde, die speziell für optische Einstellungen entwickelt wurden und winzige Positionsänderungen ermöglichen, die für die Optimierung optischer Systeme entscheidend sind. Sie können von Standardherstellern optomechanischer Komponenten wie Thorlabs bezogen und bei Bedarf modifiziert oder von Grund auf kundenspezifisch gefertigt werden, um spezifische Anwendungsanforderungen zu erfüllen. Diese Einstellschrauben werden oft aus langlebigem Edelstahl mit Messingbuchsen gefertigt und bieten ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Stabilität und reibungsloser Bewegung, wodurch eine lange Lebensdauer und eine zuverlässige optische Ausrichtung in anspruchsvollen Anwendungen gewährleistet werden.

Nahaufnahme einer Einstellschraube aus Edelstahl und Messinghülse
Modifizierte Thorlabs-Einstellschraube, 303 Edelstahl mit 510 Phosphorbronze-Buchse

Grundplatten

Kundenspezifische Grundplatten für optische Systeme sind das Fundament, auf dem präzise optische Systeme aufgebaut werden. Diese Platten, die typischerweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen wie C250 oder ACP5080 gefertigt werden, bieten eine stabile und zuverlässige Plattform für die Montage verschiedener optomechanischer Teile. Dimensionsstabilität ist von größter Bedeutung, da selbst geringfügige Abweichungen die Genauigkeit und Leistung des optischen Systems beeinträchtigen können. Um diese Stabilität zu gewährleisten, wird das Material oft spannungsarm geglüht, um Dimensionsänderungen im Laufe der Zeit zu minimieren. Die Ebenheit der Montageflächen und die präzise Positionierung der Stifte oder Stiftlöcher auf der Platte sind entscheidend und beeinflussen direkt die präzise Positionierung und Ausrichtung der optischen Komponenten und damit die Gesamtleistung und Zuverlässigkeit des optischen Systems.

Grundplatte, Aluminium C250 mit schwarzer Eloxierung

Halteringe

Halteringe sind in der Optomechanik unerlässlich, um optische Komponenten wie Linsen und Spiegel sicher zu halten und präzise in ihren Halterungen zu positionieren. Dieser sichere Halt verhindert Bewegungen oder Fehlausrichtungen, die die Leistung des optischen Systems beeinträchtigen könnten. Halteringe werden häufig in optischen Tuben, Kondensorgehäusen und anderen Baugruppen verwendet und „drücken“ das optische Element in der Regel gegen eine präzise bearbeitete Oberfläche innerhalb eines genauen Durchmessers, der zusammen die Position des Elements relativ zu anderen optischen Komponenten bestimmt. Messing wird aufgrund seiner Kombination aus Festigkeit und leichter Flexibilität oft für Halteringe gewählt. Dies ermöglicht winzige Anpassungen bei Temperaturänderungen und verhindert Spannungen auf der empfindlichen Optik, was für die Aufrechterhaltung einer optimalen Leistung und langfristigen Zuverlässigkeit entscheidend ist.

Gewindehaltering, C36000

Praktische Tipps:

  1. GD&T-Tipp für die Halterungskonstruktion: Umwandlung von Plus/Minus in Profiltoleranz

Filterräder

Filterräder sind mechanische Geräte, die verwendet werden, um optische Filter vor Lichtquellen oder Detektoren zu halten und zu drehen. Sie werden häufig in Bildgebungs- und Spektroskopiesystemen verwendet, um zwischen verschiedenen Filtern umzuschalten, sodass der Benutzer selektiv bestimmte Wellenlängen des Lichts durchlassen kann. Filterräder sind oft motorisiert, was eine präzise und automatisierte Steuerung darüber ermöglicht, welcher Filter in den Strahlengang platziert wird. Sie sind entscheidend in Anwendungen wie Fluoreszenzmikroskopie, Astronomie und maschinelles Sehen, bei denen verschiedene Wellenlängen oder Farben zur Analyse oder Bildgebung isoliert werden müssen.

Filterrad, AL6061-T651, klare Kopf Eloxierung mit maskierten Gewinden

Kondensorgehäuse

Ein Kondensorgehäuse ist eine entscheidende Komponente in optischen Systemen, die speziell entwickelt wurde, um die Kondensorlinse aufzunehmen und zu schützen. Dieses Gehäuse stellt sicher, dass die Kondensorlinse sicher in der richtigen Position und Ausrichtung gehalten wird, was für die Steuerung und Konzentration von Licht auf das betrachtete Objekt unerlässlich ist. Die präzise Positionierung der Kondensorlinse innerhalb ihres Gehäuses beeinflusst direkt die Qualität und Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung und beeinflusst die Gesamtleistung des optischen Systems.

Kondensorgehäuse, AL6061-T651, Sandstrahlen, anorganische Eloxalbeschichtung