Mastering pre presnosť CMM

Väčšina zCmm stroje (súradnicové meracie stroje) sú vyrobenéžulové komponenty.

A Coordinate Measuring Machines (CMM) je flexibilné meracie zariadenie a vyvinulo množstvo úloh s výrobným prostredím, vrátane použitia v tradičnom laboratóriu kvality a novšej úlohy priamej podpory výroby vo výrobnom prostredí v drsnejších prostrediach.Tepelné správanie váh snímača CMM sa stáva dôležitým faktorom medzi ich úlohami a aplikáciou.

V nedávno publikovanom článku od spoločnosti Renishaw sa diskutuje o téme plávajúcej a zvládnutej montážnej techniky kódovacej stupnice.

Stupnice kódovačov sú efektívne buď tepelne nezávislé od ich montážneho substrátu (plávajúce) alebo tepelne závislé od substrátu (mastered).Plávajúce šupiny sa rozťahujú a zmršťujú podľa tepelných charakteristík materiálu šupiny, zatiaľ čo zvládnuté šupiny sa rozťahujú a sťahujú rovnakou rýchlosťou ako podkladový substrát.Techniky montáže meracej stupnice ponúkajú množstvo výhod pre rôzne meracie aplikácie: článok od spoločnosti Renishaw predstavuje prípad, kedy môže byť uprednostňovaným riešením pre laboratórne stroje zvládnutá stupnica.

CMM sa používajú na zachytávanie trojrozmerných nameraných údajov na vysoko presných opracovaných komponentoch, ako sú bloky motorov a lopatky prúdových motorov, ako súčasť procesu kontroly kvality.Existujú štyri základné typy súradnicového meracieho stroja: mostový, konzolový, portálový a horizontálne rameno.Mostové CMM sú najbežnejšie.V konštrukcii mosta CMM je brko v osi Z namontované na vozíku, ktorý sa pohybuje pozdĺž mosta.Most je poháňaný po dvoch vodiacich dráhach v smere osi Y.Motor poháňa jedno rameno mosta, zatiaľ čo opačné rameno je tradične nepoháňané: konštrukcia mosta je zvyčajne vedená / podopretá na aerostatických ložiskách.Vozík (os X) a pinoly (os Z) môžu byť poháňané remeňom, skrutkou alebo lineárnym motorom.CMM sú navrhnuté tak, aby minimalizovali neopakovateľné chyby, pretože je ťažké ich kompenzovať v riadiacej jednotke.

Vysokovýkonné CMM obsahujú žulové lôžko s vysokou tepelnou hmotnosťou a pevnú portálovú/mostnú konštrukciu s brkom s nízkou zotrvačnosťou, ku ktorému je pripojený snímač na meranie vlastností obrobku.Vygenerované údaje slúžia na zabezpečenie toho, aby diely spĺňali vopred určené tolerancie.Vysoko presné lineárne snímače sú inštalované na samostatných osiach X, Y a Z, ktoré môžu byť na väčších strojoch dlhé mnoho metrov.

Typický CMM typu granitového mostíka prevádzkovaný v klimatizovanej miestnosti s priemernou teplotou 20 ± 2 °C, kde sa izbová teplota cykluje trikrát každú hodinu, umožňuje vysokotepelnej žule udržiavať konštantnú priemernú teplotu 20 °C.Plávajúci lineárny snímač z nehrdzavejúcej ocele inštalovaný na každej osi CMM by bol do značnej miery nezávislý od žulového substrátu a rýchlo reagoval na zmeny teploty vzduchu vďaka svojej vysokej tepelnej vodivosti a nízkej tepelnej hmotnosti, ktorá je výrazne nižšia ako tepelná hmotnosť žulového stola. .To by viedlo k maximálnej expanzii alebo kontrakcii stupnice cez typickú 3m os približne 60 µm.Toto rozšírenie môže spôsobiť značnú chybu merania, ktorú je ťažké kompenzovať kvôli jej časovo premennej povahe.

V tomto prípade je preferovaná škála zvládnutá substrátom: zvládnutá škála by expandovala iba s koeficientom tepelnej rozťažnosti (CTE) žulového substrátu, a preto by vykazovala malú zmenu v reakcii na malé oscilácie teploty vzduchu.Stále treba brať do úvahy dlhodobé zmeny teploty, ktoré ovplyvnia priemernú teplotu vysokotepelného substrátu.Kompenzácia teploty je jednoduchá, pretože regulátor potrebuje iba kompenzovať tepelné správanie stroja bez toho, aby zohľadnil tepelné správanie stupnice kódovača.

Stručne povedané, systémy kódovačov so stupnicou ovládanou substrátom sú vynikajúcim riešením pre presné CMM s nízkym CTE/vysokou tepelnou hmotnosťou substrátov a ďalšie aplikácie vyžadujúce vysokú úroveň metrologického výkonu.Medzi výhody zvládnutých váh patrí zjednodušenie režimov tepelnej kompenzácie a možnosť zníženia neopakovateľných chýb merania spôsobených napríklad kolísaním teploty vzduchu v miestnom prostredí stroja.