Mastering per la precisió CMM

La majoria deMàquines cmm (coordinar màquines de mesura) estan fets percomponents de granit.

Una coordenada de màquines de mesura (CMM) és un dispositiu de mesura flexible i ha desenvolupat diversos papers amb l’entorn de fabricació, inclòs l’ús al laboratori de qualitat tradicional, i el paper més recent de donar suport directament a la producció al sòl de fabricació en entorns més durs. El comportament tèrmic de les escales de codificadors CMM es converteix en una consideració important entre els seus rols i aplicació.

En un article publicat recentment, de Renishaw, es discuteix el tema de les tècniques de muntatge a escala flotant i dominada.

Les escales de codificadors són efectivament independents tèrmicament del seu substrat de muntatge (flotant) o depenen tèrmicament del substrat (dominat). Una escala flotant s’expandeix i es contracta segons les característiques tèrmiques del material d’escala, mentre que una escala dominada s’expandeix i es contracta al mateix ritme que el substrat subjacent. Les tècniques de muntatge a escala de mesurament ofereixen una gran varietat d’avantatges per a les diverses aplicacions de mesurament: l’article de Renishaw presenta el cas en què es pot preferir una escala dominada per a màquines de laboratori.

Els CMM s’utilitzen per capturar dades de mesurament tridimensionals sobre components d’alta precisió, mecanitzats, com ara blocs de motor i fulles de motor a reacció, com a part d’un procés de control de qualitat. Hi ha quatre tipus bàsics de la màquina de mesurar de coordenades: pont, cantiler, portal i braç horitzontal. Els CMM de tipus pont són els més habituals. En un disseny del pont cmm, una quil de l'eix Z es munta sobre un carruatge que es mou al llarg del pont. El pont es dirigeix ​​al llarg de dos camins en direcció a l'eix Y. Un motor condueix una espatlla del pont, mentre que l'espatlla oposada és tradicionalment no distribuïda: l'estructura del pont normalment es guia / es recolza en coixinets aerostàtics. El carruatge (eix x) i quill (eix z) poden ser conduïts per un cinturó, un cargol o un motor lineal. Els CMM estan dissenyats per minimitzar els errors no repetibles, ja que són difícils de compensar al controlador.

Els CMM d’alt rendiment comprenen un llit de granit de massa tèrmica elevada i una estructura rígida de porteria / pont, amb una baixa inèrcia a la qual s’adjunta un sensor per mesurar les característiques de la peça de treball. Les dades generades utilitzades per garantir que les parts compleixen toleràncies predeterminades. Els codificadors lineals d’alta precisió s’instal·len en els eixos X, Y i Z separats, que poden tenir molts metres de llarg en màquines més grans.

Un típic CMM de tipus de granit de granit funcionava en una habitació amb aire condicionat, amb una temperatura mitjana de 20 ± 2 ° C, on la temperatura ambient es cicla tres vegades cada hora, permet que el granit de massa alta mantingui una temperatura mitjana constant de 20 ° C. Un codificador d'acer inoxidable lineal flotant instal·lat a cada eix CMM seria en gran mesura independent del substrat de granit i respondria ràpidament als canvis en la temperatura de l'aire a causa de la seva alta conductivitat tèrmica i la baixa massa tèrmica, que és significativament inferior a la massa tèrmica de la taula de granit. Això comportaria una expansió màxima o una contracció de l'escala sobre un eix típic de 3M d'aproximadament 60 µm. Aquesta expansió pot produir un error de mesura substancial que és difícil de compensar a causa de la naturalesa que varia el temps.

Una escala dominada del substrat és l’opció preferida en aquest cas: una escala dominada només s’expandiria amb el coeficient d’expansió tèrmica (CTE) del substrat de granit i, per tant, presentaria poc canvi en resposta a petites oscil·lacions a la temperatura de l’aire. Encara s’han de tenir en compte els canvis a llarg termini de la temperatura i aquests afectaran la temperatura mitjana d’un substrat de massa alta. La compensació de la temperatura és senzilla, ja que el controlador només ha de compensar el comportament tèrmic de la màquina sense considerar també el comportament tèrmic a escala de codificadors.

En resum, els sistemes de codificadors amb escales dominades pel substrat són una solució excel·lent per a CMM de precisió amb substrats de massa tèrmica de CTE / alts i altres aplicacions que requereixen nivells elevats de rendiment de metrologia. Els avantatges de les escales dominades inclouen la simplificació dels règims de compensació tèrmica i el potencial de reducció d’errors de mesurament no repeatables a causa de, per exemple, les variacions de la temperatura de l’aire en l’entorn de la màquina local.