Τα περισσότερα απόΜηχανές Cmm (μηχανές μέτρησης συντεταγμένων) κατασκευάζονται απόεξαρτήματα γρανίτη.
Μια Μηχανή Μέτρησης Συντεταγμένων (CMM) είναι μια ευέλικτη συσκευή μέτρησης και έχει αναπτύξει μια σειρά από ρόλους στο περιβάλλον παραγωγής, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης στο παραδοσιακό εργαστήριο ποιότητας και του πιο πρόσφατου ρόλου της άμεσης υποστήριξης της παραγωγής στο εργοστάσιο παραγωγής σε πιο σκληρά περιβάλλοντα. Η θερμική συμπεριφορά των ζυγών κωδικοποιητή CMM αποτελεί σημαντικό παράγοντα μεταξύ των ρόλων και της εφαρμογής τους.
Σε ένα πρόσφατα δημοσιευμένο άρθρο του Renishaw, συζητείται το θέμα των τεχνικών τοποθέτησης σε κλίμακα αιωρούμενου και mastered κωδικοποιητή.
Οι κλίμακες κωδικοποιητή είναι ουσιαστικά είτε θερμικά ανεξάρτητες από το υπόστρωμα τοποθέτησής τους (αιωρούμενη) είτε θερμικά εξαρτώμενες από το υπόστρωμα (mastered). Μια πλωτή κλίμακα διαστέλλεται και συστέλλεται σύμφωνα με τα θερμικά χαρακτηριστικά του υλικού της κλίμακας, ενώ μια mastered κλίμακα διαστέλλεται και συστέλλεται με τον ίδιο ρυθμό όπως το υποκείμενο υπόστρωμα. Οι τεχνικές τοποθέτησης κλίμακας μέτρησης προσφέρουν μια ποικιλία πλεονεκτημάτων για τις διάφορες εφαρμογές μέτρησης: το άρθρο του Renishaw παρουσιάζει την περίπτωση όπου μια mastered κλίμακα μπορεί να είναι η προτιμώμενη λύση για εργαστηριακά μηχανήματα.
Τα CMM χρησιμοποιούνται για τη λήψη τρισδιάστατων δεδομένων μετρήσεων σε μηχανικά επεξεργασμένα εξαρτήματα υψηλής ακρίβειας, όπως μπλοκ κινητήρων και πτερύγια κινητήρων τζετ, ως μέρος μιας διαδικασίας ποιοτικού ελέγχου. Υπάρχουν τέσσερις βασικοί τύποι μηχανών μέτρησης συντεταγμένων: γέφυρα, πρόβολος, gantry και οριζόντιος βραχίονας. Τα CMM τύπου γέφυρας είναι τα πιο συνηθισμένα. Σε ένα σχεδιασμό γέφυρας CMM, ένα πέδιλο άξονα Z τοποθετείται σε ένα φορείο που κινείται κατά μήκος της γέφυρας. Η γέφυρα κινείται κατά μήκος δύο οδηγών στην κατεύθυνση του άξονα Y. Ένας κινητήρας κινεί τον έναν ώμο της γέφυρας, ενώ ο αντίθετος ώμος είναι παραδοσιακά χωρίς κίνηση: η δομή της γέφυρας συνήθως οδηγείται / στηρίζεται σε αεροστατικά ρουλεμάν. Το φορείο (άξονας X) και το πέδιλο (άξονας Z) μπορούν να κινούνται από ιμάντα, κοχλία ή γραμμικό κινητήρα. Τα CMM έχουν σχεδιαστεί για να ελαχιστοποιούν τα μη επαναλαμβανόμενα σφάλματα, καθώς αυτά είναι δύσκολο να αντισταθμιστούν στον ελεγκτή.
Τα CMM υψηλής απόδοσης αποτελούνται από ένα στρώμα γρανίτη υψηλής θερμικής μάζας και μια άκαμπτη δομή gantry/γέφυρας, με ένα πένσα χαμηλής αδράνειας στο οποίο είναι προσαρτημένος ένας αισθητήρας για τη μέτρηση των χαρακτηριστικών του τεμαχίου εργασίας. Τα δεδομένα που παράγονται χρησιμοποιούνται για να διασφαλιστεί ότι τα εξαρτήματα πληρούν τις προκαθορισμένες ανοχές. Γραμμικοί κωδικοποιητές υψηλής ακρίβειας εγκαθίστανται στους ξεχωριστούς άξονες X, Y και Z, οι οποίοι μπορούν να έχουν μήκος πολλών μέτρων σε μεγαλύτερα μηχανήματα.
Ένα τυπικό CMM τύπου γρανιτένιας γέφυρας που λειτουργεί σε κλιματιζόμενο δωμάτιο, με μέση θερμοκρασία 20 ± 2 °C, όπου η θερμοκρασία δωματίου εναλλάσσεται τρεις φορές κάθε ώρα, επιτρέπει στον γρανίτη υψηλής θερμικής μάζας να διατηρεί μια σταθερή μέση θερμοκρασία 20 °C. Ένας πλωτός γραμμικός κωδικοποιητής από ανοξείδωτο χάλυβα εγκατεστημένος σε κάθε άξονα CMM θα είναι σε μεγάλο βαθμό ανεξάρτητος από το υπόστρωμα γρανίτη και θα ανταποκρίνεται γρήγορα στις μεταβολές της θερμοκρασίας του αέρα λόγω της υψηλής θερμικής αγωγιμότητάς του και της χαμηλής θερμικής μάζας του, η οποία είναι σημαντικά χαμηλότερη από τη θερμική μάζα του τραπεζιού γρανίτη. Αυτό θα οδηγήσει σε μέγιστη διαστολή ή συστολή της κλίμακας σε έναν τυπικό άξονα 3 m περίπου 60 µm. Αυτή η διαστολή μπορεί να προκαλέσει ένα σημαντικό σφάλμα μέτρησης το οποίο είναι δύσκολο να αντισταθμιστεί λόγω της χρονικά μεταβαλλόμενης φύσης της.
Μια κλίμακα mastered υποστρώματος είναι η προτιμώμενη επιλογή σε αυτήν την περίπτωση: μια mastered κλίμακα θα επεκτεινόταν μόνο με τον συντελεστή θερμικής διαστολής (CTE) του υποστρώματος γρανίτη και, επομένως, θα παρουσίαζε μικρή αλλαγή σε απόκριση σε μικρές ταλαντώσεις στη θερμοκρασία του αέρα. Πρέπει να λαμβάνονται υπόψη και μακροπρόθεσμες αλλαγές στη θερμοκρασία, οι οποίες θα επηρεάσουν τη μέση θερμοκρασία ενός υποστρώματος υψηλής θερμικής μάζας. Η αντιστάθμιση θερμοκρασίας είναι απλή, καθώς ο ελεγκτής χρειάζεται να αντισταθμίσει μόνο τη θερμική συμπεριφορά του μηχανήματος χωρίς να λαμβάνει υπόψη και τη θερμική συμπεριφορά της κλίμακας κωδικοποιητή.
Συνοπτικά, τα συστήματα κωδικοποιητών με κλίμακες mastered υποστρώματος αποτελούν μια εξαιρετική λύση για CMM ακριβείας με υποστρώματα χαμηλού CTE / υψηλής θερμικής μάζας και άλλες εφαρμογές που απαιτούν υψηλά επίπεδα μετρολογικής απόδοσης. Τα πλεονεκτήματα των mastered κλιμάκων περιλαμβάνουν την απλοποίηση των καθεστώτων θερμικής αντιστάθμισης και τη δυνατότητα μείωσης των μη επαναλήψιμων σφαλμάτων μέτρησης λόγω, για παράδειγμα, διακυμάνσεων της θερμοκρασίας του αέρα στο τοπικό περιβάλλον της μηχανής.
Ώρα δημοσίευσης: 25 Δεκεμβρίου 2021