CMM-i täpsuse valdamine

EnamikCMM-masinad (koordinaatmõõtemasinad) on valmistatudgraniidist komponendid.

Koordinaatmõõtemasin (CMM) on paindlik mõõteseade, millel on tootmiskeskkonnas mitmeid rolle, sealhulgas kasutamine traditsioonilises kvaliteedilaboris ja hiljutine roll tootmise otseseks toetamiseks tootmispõrandal karmimates keskkondades. CMM-i kodeerimiskaalude termiline käitumine on oluline tegur selle rolli ja rakenduse valimisel.

Hiljuti avaldatud Renishawi artiklis käsitletakse ujuva ja juhitava kodeerija skaala paigaldustehnikaid.

Kodeerija skaalad on sisuliselt kas termiliselt sõltumatud oma kinnitusaluspinnast (ujuvad) või termiliselt sõltuvad aluspinnast (seadistatud). Ujuv skaala paisub ja kahaneb vastavalt skaala materjali termilistele omadustele, samas kui seadistatud skaala paisub ja kahaneb sama kiirusega kui aluspind. Mõõteskaala kinnitustehnikad pakuvad mitmesuguseid eeliseid erinevate mõõtmisrakenduste jaoks: Renishawi artikkel tutvustab juhtumit, kus seadistatud skaala võib olla eelistatud lahendus laborimasinate jaoks.

KMM-e kasutatakse kolmemõõtmeliste mõõtmisandmete jäädvustamiseks ülitäpselt töödeldud komponentidelt, näiteks mootoriplokkidelt ja reaktiivmootorite labadelt, kvaliteedikontrolli protsessi osana. Koordinaatmõõtemasinaid on neli põhitüüpi: sild, konsool, portaal ja horisontaalõlg. Sillatüüpi KMM-id on kõige levinumad. KMM-i silla konstruktsioonis on Z-telje nõel paigaldatud kelgule, mis liigub mööda silda. Silda juhitakse mööda kahte juhikut Y-telje suunas. Mootor ajab silla ühte õlga, samas kui vastaspool on traditsiooniliselt ajamata: sillakonstruktsiooni juhitakse/toetatakse tavaliselt aerostaatilistele laagritele. Kelku (X-telge) ja nõela (Z-telge) võib ajada rihm, kruvi või lineaarmootor. KMM-id on konstrueeritud nii, et minimeerida kordumatuid vigu, kuna neid on kontrolleris raske kompenseerida.

Suure jõudlusega CMM-id koosnevad suure termilise massiga graniidist aluspinnast ja jäigast portaal-/sillastruktuurist, millel on madala inertsiga nõel, mille külge on kinnitatud andur tooriku omaduste mõõtmiseks. Genereeritud andmeid kasutatakse tagamaks, et detailid vastavad etteantud tolerantsidele. Suure täpsusega lineaarsed kodeerijad on paigaldatud eraldi X-, Y- ja Z-telgedele, mis võivad suurematel masinatel olla mitu meetrit pikad.

Tüüpiline graniidist sillatüüpi KMM, mida kasutatakse konditsioneeritud ruumis keskmise temperatuuriga 20 ± 2 °C, kus toatemperatuur muutub kolm korda tunnis, võimaldab suure soojusmahutavusega graniidil hoida konstantset keskmist temperatuuri 20 °C. Ujuv lineaarne roostevabast terasest enkooder, mis on paigaldatud igale KMM-i teljele, oleks graniidist aluspinnast suures osas sõltumatu ja reageeriks õhutemperatuuri muutustele kiiresti tänu oma kõrgele soojusjuhtivusele ja madalale soojusmassile, mis on oluliselt madalam kui graniidist laua soojusmass. See tooks kaasa skaala maksimaalse paisumise või kokkutõmbumise tüüpilise 3 m telje ulatuses umbes 60 µm. See paisumine võib põhjustada olulise mõõtmisvea, mida on ajas muutuva olemuse tõttu raske kompenseerida.

Sellisel juhul on eelistatud valik aluspinnaga juhitav skaala: juhitav skaala laieneks ainult graniidist aluspinna soojuspaisumisteguriga (CTE) ja seetõttu muutuks õhutemperatuuri väikeste kõikumiste korral vähe. Pikaajalisi temperatuurimuutusi tuleb siiski arvesse võtta ja need mõjutavad suure soojusmahutavusega aluspinna keskmist temperatuuri. Temperatuuri kompenseerimine on lihtne, kuna kontroller peab kompenseerima ainult masina termilist käitumist, arvestamata ka enkoodri skaala termilist käitumist.

Kokkuvõttes on substraadiga juhitavate skaaladega kodeerimissüsteemid suurepärane lahendus täppis-CMM-idele, millel on madal CTE / suur termiline mass substraatidel, ja muudele rakendustele, mis nõuavad kõrgetasemelist metroloogilist jõudlust. Juhtivate skaalade eeliste hulka kuuluvad termilise kompenseerimise režiimide lihtsustamine ja potentsiaal vähendada mittekorduvaid mõõtmisvigu, mis on tingitud näiteks õhutemperatuuri kõikumistest kohalikus masinakeskkonnas.