تسلط بر دقت CMM

بیشترماشین های سانتی متر (ماشین های اندازه گیری مختصات) توسطاجزای گرانیت.

ماشین‌های اندازه‌گیری مختصات (CMM) یک دستگاه اندازه‌گیری انعطاف‌پذیر است و نقش‌های متعددی را در محیط تولید ایجاد کرده است، از جمله استفاده در آزمایشگاه کیفیت سنتی، و نقش اخیر حمایت مستقیم از تولید در طبقه تولید در محیط‌های خشن‌تر.رفتار حرارتی مقیاس های رمزگذار CMM به یک ملاحظات مهم بین نقش و کاربرد آن تبدیل می شود.

در مقاله‌ای که اخیراً توسط Renishaw منتشر شده است، موضوع تکنیک‌های نصب در مقیاس رمزگذار شناور و مسلط شده مورد بحث قرار گرفته است.

ترازوهای رمزگذار به طور موثر یا از نظر حرارتی مستقل از بستر نصب شده خود (شناور) هستند یا از نظر حرارتی به زیرلایه (تسلط یافته) وابسته هستند.یک ترازو شناور با توجه به ویژگی های حرارتی مواد مقیاس منبسط و منقبض می شود، در حالی که یک ترازو تسلط یافته با همان سرعت بستر زیرین منبسط و منقبض می شود.تکنیک‌های نصب مقیاس اندازه‌گیری مزایای مختلفی را برای کاربردهای مختلف اندازه‌گیری ارائه می‌دهد: مقاله Renishaw موردی را ارائه می‌کند که در آن مقیاس تسلط یافته ممکن است راه‌حل ترجیحی برای ماشین‌های آزمایشگاهی باشد.

CMMها برای ضبط داده‌های اندازه‌گیری سه‌بعدی بر روی قطعات ماشین‌کاری شده با دقت بالا، مانند بلوک‌های موتور و تیغه‌های موتور جت، به عنوان بخشی از فرآیند کنترل کیفیت استفاده می‌شوند.چهار نوع اصلی دستگاه اندازه گیری مختصات وجود دارد: پل، کنسول، دروازه و بازوی افقی.CMM های نوع پل رایج ترین هستند.در طراحی پل CMM، یک گیره محور Z بر روی کالسکه ای که در امتداد پل حرکت می کند، نصب می شود.پل در امتداد دو راهنما در جهت محور Y رانده می شود.یک موتور یک شانه پل را به حرکت در می آورد، در حالی که شانه مقابل به طور سنتی بدون رانده می شود: ساختار پل معمولاً بر روی یاتاقان های هوا استاتیک هدایت می شود.کالسکه (محور X) و کالسکه (محور Z) ممکن است توسط یک تسمه، پیچ یا موتور خطی هدایت شوند.CMMها برای به حداقل رساندن خطاهای غیرقابل تکرار طراحی شده اند، زیرا جبران آنها در کنترل کننده دشوار است.

CMMهای با کارایی بالا شامل یک بستر گرانیتی با جرم حرارتی بالا و یک ساختار دروازه / پل سفت، با یک گیره اینرسی کم است که یک سنسور برای اندازه‌گیری ویژگی‌های قطعه کار به آن متصل شده است.داده های تولید شده برای اطمینان از اینکه قطعات با تلورانس های از پیش تعیین شده مطابقت دارند استفاده می شود.رمزگذارهای خطی با دقت بالا بر روی محورهای جداگانه X، Y و Z نصب می‌شوند که در ماشین‌های بزرگ‌تر می‌توانند چندین متر طول داشته باشند.

یک CMM از نوع پل گرانیتی معمولی که در یک اتاق دارای تهویه مطبوع، با دمای متوسط ​​2±20 درجه سانتیگراد، که در آن دمای اتاق سه بار در هر ساعت چرخه می‌کند، به گرانیت با جرم گرمایی بالا اجازه می‌دهد تا میانگین دمای ثابت را حفظ کند. 20 درجه سانتی گرادیک رمزگذار شناور از جنس استنلس استیل خطی که بر روی هر محور CMM نصب می‌شود، تا حد زیادی مستقل از بستر گرانیتی است و به دلیل هدایت حرارتی بالا و جرم حرارتی کم، که به طور قابل‌توجهی کمتر از جرم حرارتی میز گرانیتی است، به سرعت به تغییرات دمای هوا پاسخ می‌دهد. .این منجر به حداکثر انبساط یا انقباض مقیاس بر روی یک محور معمولی 3 متری تقریباً 60 میکرومتر می شود.این گسترش می تواند خطای اندازه گیری قابل توجهی ایجاد کند که جبران آن به دلیل ماهیت متغیر با زمان دشوار است.

در این مورد، یک مقیاس تسلط بر بستر انتخاب ارجح است: مقیاس تسلط یافته تنها با ضریب انبساط حرارتی (CTE) زیرلایه گرانیتی منبسط می شود و بنابراین، در پاسخ به نوسانات کوچک در دمای هوا، تغییر کمی از خود نشان می دهد.تغییرات طولانی‌مدت دما همچنان باید در نظر گرفته شود و این تغییرات بر دمای متوسط ​​یک بستر با جرم حرارتی بالا تأثیر می‌گذارد.جبران دما ساده است زیرا کنترل کننده فقط باید رفتار حرارتی ماشین را بدون در نظر گرفتن رفتار حرارتی مقیاس رمزگذار جبران کند.

به طور خلاصه، سیستم‌های رمزگذار با مقیاس‌های تسلط بر بستر راه‌حلی عالی برای CMM‌های دقیق با بسترهای CTE پایین / جرم حرارتی بالا و سایر کاربردهایی هستند که به سطوح بالایی از عملکرد اندازه‌شناسی نیاز دارند.مزایای مقیاس‌های تسلط‌یافته شامل ساده‌سازی رژیم‌های جبران حرارتی و پتانسیل کاهش خطاهای اندازه‌گیری غیرقابل تکرار به دلیل، برای مثال، تغییرات دمای هوا در محیط ماشین محلی است.