Zvládnutí přesnosti CMM

VětšinaStroje CMM (Souřadnice měření strojů) jsou vyrobenyŽulové komponenty.

Koordinované měřicí stroje (CMM) je flexibilní měřicí zařízení a vyvinula řadu rolí s výrobním prostředím, včetně použití v tradiční kvalitní laboratoři, a novější role přímé podpory výroby ve výrobním podlaze v drsnějších prostředích. Tepelné chování stupnic kodéru CMM se stává důležitou úvahou mezi jeho rolemi a aplikací.

V nedávno publikovaném článku od Renishaw je diskutována předmět plovoucí a zvládnuté techniky montážního stupnice kodéru.

Měřítka kodéru jsou účinně buď tepelně nezávislé na jejich montážním substrátu (plovoucích) nebo tepelně závislém na substrátu (zvládnuté). Plovoucí stupnice se rozšiřuje a smlouvy podle tepelných charakteristik materiálu měřítka, zatímco zvládnutá stupnice se rozšiřuje a smlouvy se rozšiřuje a kontrakty stejnou rychlostí jako podkladový substrát. Montážní techniky měření nabízejí různé výhody pro různé aplikace měření: Článek z Renishaw představuje případ, kdy by mohlo být preferované řešení pro laboratorní stroje upřednostňovanému řešení.

CMMS se používají k zachycení trojrozměrných údajů o měření o vysokých přesných, obrobených komponentách, jako jsou bloky motoru a lopatky proudových motorů, jako součást procesu kontroly kvality. Existují čtyři základní typy měřicího stroje souřadnic: most, konzol, portální a horizontální rameno. CMMS typu mostu jsou nejběžnější. V designu mostu CMM je namontován na ose osy Z na vozíku, který se pohybuje podél mostu. Most je poháněn podél dvou průvodců ve směru osy y. Motor řídí jedno rameno mostu, zatímco opačné rameno je tradičně nedristováno: struktura mostu je obvykle vedena / podporována na aerostatických ložiscích. Kočár (osa x) a brk (osa z) mohou být poháněny pásem, šroubem nebo lineárním motorem. CMMS jsou navrženy tak, aby minimalizovaly neopakovatelné chyby, protože je obtížné kompenzovat v řadiči.

Vysoce výkonný CMMS zahrnuje žulovou postel s vysokou tepelnou hmotou a tuhou strukturu portálního / můstku s nízkou setrvačnou brk, ke kterému je připevněn senzor pro měření funkcí pracovního díla. Generovaná data použitá k zajištění toho, aby části splňovaly předem stanovené tolerance. Na sekerech X, Y a Z, které mohou být na větších strojích dlouhé, jsou nainstalovány lineární kodéry s vysokou přesností.

Typický typ žulového mostu CMM provozovaného v klimatizované místnosti s průměrnou teplotou 20 ± 2 ° C, kde cyklus pokojové teploty třikrát každou hodinu umožňuje vysoce thermální hmotnostní žulu udržovat konstantní průměrnou teplotu 20 ° C. Plovoucí lineární kodér z nerezové oceli nainstalovaný na každé ose CMM by byl do značné míry nezávislý na žulovém substrátu a rychle reagoval na změny teploty vzduchu v důsledku jeho vysoké tepelné vodivosti a nízké tepelné hmoty, což je výrazně nižší než tepelná hmotnost žulového stolu. To by vedlo k maximální expanzi nebo kontrakci stupnice nad typickou 3M osou přibližně 60 um. Tato expanze může způsobit značnou chybu měření, kterou je obtížné kompenzovat kvůli tomuto časem proměnlivé povaze.

V tomto případě je preferovanou volbou ovládanou stupnici substrátu: zvládnutá stupnice by se rozšířila pouze s koeficientem tepelné roztažnosti (CTE) žulového substrátu, a proto by vykazovala malou změnu v reakci na malé oscilace při teplotě vzduchu. Musí být stále zváženy dlouhodobější změny teploty, které ovlivňují průměrnou teplotu substrátu s vysokou teplotou. Kompenzace teploty je jednoduchá, protože ovladač musí kompenzovat pouze tepelné chování stroje, aniž by také zvážil tepelné chování stupnice kodéru.

Stručně řečeno, kodérové ​​systémy s podstráženými měřítky jsou vynikajícím řešením pro přesné CMM s nízkými substráty CTE / s vysokou tepelnou hmotností a dalšími aplikacemi vyžadujícími vysokou úroveň metrologické výkonnosti. Výhody ovládaných stupnic zahrnují zjednodušení režimů tepelné kompenzace a potenciál pro snížení chyb, které se nezabavitelné měření, například v důsledku změn teploty vzduchu v prostředí místního stroje.