La majoria deMàquines CMM (màquines de mesura de coordenades) són fets percomponents de granit.
Una màquina de mesurar per coordenades (CMM) és un dispositiu de mesura flexible i ha desenvolupat diverses funcions en l'entorn de fabricació, com ara l'ús en el laboratori de qualitat tradicional i, més recentment, el suport directe a la producció a la planta de fabricació en entorns més durs. El comportament tèrmic de les regles d'encoder CMM esdevé una consideració important entre les seves funcions i l'aplicació.
En un article publicat recentment per Renishaw, es discuteix el tema de les tècniques de muntatge de l'escala d'encoder flotant i masteritzada.
Les escales dels codificadors són tèrmicament independents del seu substrat de muntatge (flotants) o tèrmicament dependents del substrat (masteritzades). Una escala flotant s'expandeix i es contrau segons les característiques tèrmiques del material de l'escala, mentre que una escala masteritzada s'expandeix i es contrau a la mateixa velocitat que el substrat subjacent. Les tècniques de muntatge de l'escala de mesura ofereixen diversos avantatges per a les diverses aplicacions de mesura: l'article de Renishaw presenta el cas en què una escala masteritzada podria ser la solució preferida per a màquines de laboratori.
Les CMM s'utilitzen per capturar dades de mesurament tridimensionals en components mecanitzats d'alta precisió, com ara blocs de motor i pales de motors de reacció, com a part d'un procés de control de qualitat. Hi ha quatre tipus bàsics de màquina de mesurar per coordenades: pont, voladís, gantry i braç horitzontal. Les CMM de tipus pont són les més comunes. En un disseny de pont CMM, una canya de l'eix Z està muntada en un carro que es mou al llarg del pont. El pont es condueix al llarg de dues guies en la direcció de l'eix Y. Un motor acciona una espatlla del pont, mentre que l'espatlla oposada tradicionalment no està accionada: l'estructura del pont normalment està guiada/suportada sobre coixinets aerostàtics. El carro (eix X) i la canya (eix Z) poden ser accionats per una corretja, un cargol o un motor lineal. Les CMM estan dissenyades per minimitzar els errors no repetibles, ja que són difícils de compensar al controlador.
Les CMM d'alt rendiment consten d'un llit de granit d'alta massa tèrmica i una estructura de pòrtic/pont rígida, amb una canya de baixa inèrcia a la qual s'acobla un sensor per mesurar les característiques de la peça. Les dades generades s'utilitzen per garantir que les peces compleixin les toleràncies predeterminades. Els encòders lineals d'alta precisió s'instal·len als eixos X, Y i Z separats, que poden tenir molts metres de llarg en màquines més grans.
Una CMM típica de tipus pont de granit que funciona en una habitació amb aire condicionat, amb una temperatura mitjana de 20 ± 2 °C, on la temperatura ambient varia tres vegades cada hora, permet que el granit d'alta massa tèrmica mantingui una temperatura mitjana constant de 20 °C. Un codificador lineal flotant d'acer inoxidable instal·lat a cada eix de la CMM seria en gran part independent del substrat de granit i respondria ràpidament als canvis de temperatura de l'aire a causa de la seva alta conductivitat tèrmica i baixa massa tèrmica, que és significativament inferior a la massa tèrmica de la taula de granit. Això conduiria a una expansió o contracció màxima de l'escala sobre un eix típic de 3 m d'aproximadament 60 µm. Aquesta expansió pot produir un error de mesura substancial que és difícil de compensar a causa de la seva naturalesa variable en el temps.
En aquest cas, una escala masteritzada del substrat és l'opció preferida: una escala masteritzada només s'expandiria amb el coeficient d'expansió tèrmica (CTE) del substrat de granit i, per tant, mostraria pocs canvis en resposta a petites oscil·lacions de la temperatura de l'aire. Els canvis de temperatura a llarg termini encara s'han de tenir en compte, i aquests afectaran la temperatura mitjana d'un substrat de massa tèrmica elevada. La compensació de temperatura és senzilla, ja que el controlador només ha de compensar el comportament tèrmic de la màquina sense tenir en compte també el comportament tèrmic de l'escala del codificador.
En resum, els sistemes d'encoder amb escales masteritzades per substrat són una solució excel·lent per a CMM de precisió amb substrats de baix CTE / alta massa tèrmica i altres aplicacions que requereixen alts nivells de rendiment metrològic. Els avantatges de les escales masteritzades inclouen la simplificació dels règims de compensació tèrmica i el potencial de reducció d'errors de mesura no repetibles a causa, per exemple, de les variacions de la temperatura de l'aire a l'entorn local de la màquina.
Data de publicació: 25 de desembre de 2021