Obvladovanje za natančnost KMS

VečinaKMS stroji (koordinatni merilni stroji) so izdelani s stranigranitne komponente.

Koordinatni merilni stroji (KMS) so prilagodljive merilne naprave, ki so v proizvodnem okolju razvile številne vloge, vključno z uporabo v tradicionalnem laboratoriju za kakovost in novejšo vlogo neposredne podpore proizvodnji v proizvodnem prostoru v zahtevnejših okoljih. Toplotno obnašanje lestvic dajalnikov KMS postaja pomemben dejavnik pri njihovih vlogah in uporabi.

V nedavno objavljenem članku podjetja Renishaw sta obravnavani temi plavajočih in obvladanih tehnik montaže lestvice dajalnikov.

Merilne skale dajalnikov so dejansko bodisi toplotno neodvisne od podlage za pritrditev (plavajoče) bodisi toplotno odvisne od podlage (obvladane). Plavajoča skala se razteza in krči glede na toplotne lastnosti materiala skale, medtem ko se obvladana skala razteza in krči z enako hitrostjo kot podlaga. Tehnike pritrditve merilnih skal ponujajo številne prednosti za različne merilne aplikacije: članek podjetja Renishaw predstavlja primer, ko bi lahko bila obvladana skala prednostna rešitev za laboratorijske stroje.

Koordinatni merilni stroji (KMS) se uporabljajo za zajemanje tridimenzionalnih merilnih podatkov na visoko preciznih, strojno obdelanih komponentah, kot so bloki motorjev in lopatice reaktivnih motorjev, kot del procesa nadzora kakovosti. Obstajajo štiri osnovne vrste koordinatnih merilnih strojev: mostni, konzolni, portalni in horizontalni. Najpogostejši so mostni KMS. Pri mostni zasnovi KMS je pinola osi Z nameščena na vozičku, ki se premika vzdolž mostu. Most se poganja vzdolž dveh vodil v smeri osi Y. Motor poganja eno ramo mostu, medtem ko je nasprotna rama tradicionalno nepoganjana: mostna konstrukcija je običajno vodena/podprta na aerostatičnih ležajih. Voziček (os X) in pinola (os Z) se lahko poganja z jermenom, vijakom ali linearnim motorjem. KMS so zasnovani tako, da čim bolj zmanjšajo neponovljive napake, saj jih je v krmilniku težko kompenzirati.

Visokozmogljivi koordinatni merilni stroji (KMS) so sestavljeni iz granitne postelje z visoko toplotno maso in toge portalne/mostne strukture z nizko vztrajnostno pinolo, na katero je pritrjen senzor za merjenje značilnosti obdelovanca. Ustvarjeni podatki se uporabljajo za zagotavljanje, da deli ustrezajo vnaprej določenim tolerancam. Visoko natančni linearni dajalniki so nameščeni na ločenih oseh X, Y in Z, ki so lahko pri večjih strojih dolge več metrov.

Tipični granitni mostni koordinatni stroj, ki deluje v klimatiziranem prostoru s povprečno temperaturo 20 ± 2 °C, kjer se temperatura v prostoru spreminja trikrat na uro, omogoča, da granit z visoko toplotno maso vzdržuje konstantno povprečno temperaturo 20 °C. Plavajoči linearni dajalnik iz nerjavečega jekla, nameščen na vsaki osi koordinatnega stroja, bi bil v veliki meri neodvisen od granitne podlage in bi se zaradi visoke toplotne prevodnosti in nizke toplotne mase, ki je bistveno nižja od toplotne mase granitne mize, hitro odzval na spremembe temperature zraka. To bi povzročilo največjo razširitev ali krčenje skale na tipični 3-metrski osi približno 60 µm. Ta razširitev lahko povzroči znatno merilno napako, ki jo je zaradi časovno spremenljive narave težko kompenzirati.

V tem primeru je prednostna izbira skala, ki je obvladana s substratom: obvladana skala bi se širila le s koeficientom toplotnega raztezanja (CTE) granitnega substrata in bi zato kazala majhne spremembe kot odziv na majhna nihanja temperature zraka. Upoštevati je treba tudi dolgoročne spremembe temperature, ki bodo vplivale na povprečno temperaturo substrata z visoko toplotno maso. Kompenzacija temperature je preprosta, saj mora krmilnik kompenzirati le toplotno obnašanje stroja, ne da bi upošteval tudi toplotno obnašanje skale dajalnika.

Skratka, sistemi dajalnikov z merilnimi skalami, ki so usklajene s substrati, so odlična rešitev za precizne koordinatne merilne stroje z nizkim koeficientom toplotnega razprševanja/visoko toplotno maso substratov in druge aplikacije, ki zahtevajo visoko raven metrološke zmogljivosti. Prednosti usklajenih merilnih skal vključujejo poenostavitev režimov toplotne kompenzacije in možnost zmanjšanja neponovljivih merilnih napak zaradi, na primer, nihanj temperature zraka v lokalnem strojnem okolju.