Mastering pro přesnost CMM

Většina zCmm stroje (souřadnicové měřicí stroje) jsou vyrobeny společnostížulové komponenty.

A Coordinate Measuring Machines (CMM) je flexibilní měřicí zařízení a vyvinulo řadu rolí s výrobním prostředím, včetně použití v tradiční laboratoři kvality a novější role přímé podpory výroby na výrobní ploše v drsnějších prostředích.Tepelné chování vah kodérů CMM se stává důležitým faktorem mezi jejich rolemi a aplikací.

V nedávno publikovaném článku společnosti Renishaw je diskutováno téma plovoucích a zvládnutých technik montáže měřítka kodéru.

Stupnice kodéru jsou účinně buď tepelně nezávislé na jejich montážním substrátu (plovoucí), nebo tepelně závislé na substrátu (mastered).Plovoucí šupina se roztahuje a smršťuje podle tepelných charakteristik materiálu šupiny, zatímco zvládnutá šupina se roztahuje a smršťuje stejnou rychlostí jako podkladový substrát.Techniky montáže měřících stupnic nabízejí řadu výhod pro různé aplikace měření: článek od společnosti Renishaw představuje případ, kdy může být u laboratorních strojů preferovaným řešením zvládnutá stupnice.

Souřadnicové měřicí stroje se používají k zachycení trojrozměrných dat měření na vysoce přesných obráběných součástech, jako jsou bloky motorů a lopatky proudových motorů, jako součást procesu kontroly kvality.Existují čtyři základní typy souřadnicových měřicích strojů: most, konzola, portál a horizontální rameno.Mostové CMM jsou nejběžnější.V konstrukci můstku CMM je pinola osy Z namontována na vozíku, který se pohybuje po můstku.Most je poháněn po dvou vodicích drahách ve směru osy Y.Motor pohání jedno rameno mostu, zatímco protilehlé rameno je tradičně nepoháněné: konstrukce mostu je obvykle vedena / nesena na aerostatických ložiskách.Vozík (osa X) a pinola (osa Z) mohou být poháněny řemenem, šroubem nebo lineárním motorem.Souřadnicové měřicí stroje jsou navrženy tak, aby minimalizovaly neopakovatelné chyby, protože je obtížné je kompenzovat v řídicí jednotce.

Vysoce výkonné souřadnicové měřicí stroje obsahují žulové lože s vysokou tepelnou hmotností a pevnou portálovou/můstkovou konstrukci s pinolou s nízkou setrvačností, ke které je připojen snímač pro měření vlastností obrobku.Vygenerovaná data slouží k zajištění toho, aby díly splňovaly předem stanovené tolerance.Vysoce přesné lineární snímače jsou instalovány na samostatných osách X, Y a Z, které mohou být u větších strojů dlouhé mnoho metrů.

Typický CMM typu žulového mostu provozovaný v klimatizované místnosti s průměrnou teplotou 20 ± 2 °C, kde se pokojová teplota mění třikrát za hodinu, umožňuje vysokotepelné žule udržovat konstantní průměrnou teplotu 20 °C.Plovoucí lineární snímač z nerezové oceli nainstalovaný na každé ose CMM by byl do značné míry nezávislý na žulovém substrátu a rychle reagoval na změny teploty vzduchu díky své vysoké tepelné vodivosti a nízké tepelné hmotnosti, která je výrazně nižší než tepelná hmotnost žulového stolu. .To by vedlo k maximální expanzi nebo kontrakci měřítka přes typickou 3m osu přibližně 60 µm.Tato expanze může způsobit podstatnou chybu měření, kterou je obtížné kompenzovat kvůli její časově proměnlivé povaze.

Upřednostňovanou volbou je v tomto případě zvládnuté měřítko substrátu: zvládnuté měřítko by expandovalo pouze s koeficientem tepelné roztažnosti (CTE) žulového substrátu, a proto by vykazovalo malou změnu v reakci na malé oscilace teploty vzduchu.Stále je třeba brát v úvahu dlouhodobé změny teploty, které ovlivní průměrnou teplotu substrátu s vysokou tepelnou hmotností.Teplotní kompenzace je přímočará, protože řídicí jednotka potřebuje pouze kompenzovat tepelné chování stroje, aniž by zohledňovala tepelné chování stupnice kodéru.

Stručně řečeno, systémy kodérů se stupnicí ovládanou substrátem jsou vynikajícím řešením pro přesné souřadnicové měřicí stroje s nízkým CTE/vysokou tepelnou hmotností substrátů a další aplikace vyžadující vysokou úroveň metrologického výkonu.Mezi výhody zvládnutých vah patří zjednodušení režimů tepelné kompenzace a možnost snížení neopakovatelných chyb měření způsobených například kolísáním teploty vzduchu v místním prostředí stroje.