Obvladovanje za natančnost CMM

VečinaCmm stroji (koordinatni merilni stroji) izdelujegranitne komponente.

Koordinatni merilni stroj (CMM) je prilagodljiva merilna naprava, ki je razvila številne vloge s proizvodnim okoljem, vključno z uporabo v tradicionalnem laboratoriju za kakovost, in novejšo vlogo neposredne podpore proizvodnji v proizvodnem prostoru v težjih okoljih.Toplotno obnašanje tehtnic kodirnikov CMM postane pomemben vidik med njihovimi vlogami in uporabo.

V nedavno objavljenem članku Renishawa so obravnavane lebdeče in obvladane tehnike namestitve skale dajalnika.

Lestvice kodirnikov so bodisi toplotno neodvisne od podlage za pritrditev (lebdeče) bodisi toplotno odvisne od podlage (mastered).Plavajoča lestvica se širi in krči v skladu s toplotnimi značilnostmi materiala luske, medtem ko se nadzorovana lestvica širi in krči z enako hitrostjo kot spodnji substrat.Tehnike namestitve merilne lestvice ponujajo številne prednosti za različne merilne aplikacije: članek podjetja Renishaw predstavlja primer, ko bi lahko bila obvladana lestvica prednostna rešitev za laboratorijske stroje.

CMM se uporabljajo za zajemanje tridimenzionalnih merilnih podatkov o visoko natančnih 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 vodoravni.Mostni CMM so najpogostejši.Pri zasnovi mostu CMM je pino osi Z nameščeno na voziček, ki se premika vzdolž mostu.Most je speljan po dveh vodilih v smeri osi Y.Motor poganja eno ramo mostu, medtem ko nasprotna rama tradicionalno ni gnana: konstrukcija mostu je običajno vodena/podprta na aerostatičnih ležajih.Voziček (X-os) in pino (Z-os) lahko poganja jermen, vijačni ali linearni motor.CMM so zasnovani tako, da zmanjšajo neponovljive napake, saj jih je v krmilniku težko kompenzirati.

Visoko zmogljive CMM sestavljajo granitno posteljo z visoko toplotno maso in togo konstrukcijo portala/mostišča z nizko vztrajnostno pino, na katero je pritrjen senzor za merjenje lastnosti obdelovanca.Ustvarjeni podatki, ki se uporabljajo za zagotovitev, da deli izpolnjujejo vnaprej določene tolerance.Visoko precizni linearni dajalniki so nameščeni na ločenih oseh X, Y in Z, ki so lahko na večjih strojih dolgi več metrov.

Tipičen granitni CMM tipa mostu, ki deluje v klimatiziranem prostoru s povprečno temperaturo 20 ±2 °C, kjer se sobna temperatura spremeni trikrat vsako uro, omogoča granitu z visoko toplotno maso, da vzdržuje konstantno povprečno temperaturo 20 °C.Lebdeči linearni dajalnik iz nerjavečega jekla, nameščen na vsaki osi CMM, bi bil v veliki meri neodvisen od granitne podlage in bi se hitro odzival na spremembe temperature zraka zaradi svoje visoke toplotne prevodnosti in nizke toplotne mase, ki je znatno nižja od toplotne mase granitne mize .To bi vodilo do največjega širjenja ali krčenja lestvice nad tipično osjo 3 m za približno 60 µm.Ta razširitev lahko povzroči precejšnjo merilno napako, ki jo je zaradi časovne spremenljivosti težko kompenzirati.

V tem primeru je najprimernejša izbira obvladovana lestvica substrata: obvladovana lestvica bi se razširila le s koeficientom toplotnega raztezanja (CTE) granitne podlage in bi zato pokazala malo sprememb kot odziv na majhna nihanja temperature zraka.Še vedno je treba upoštevati dolgoročne spremembe temperature, ki bodo vplivale na povprečno temperaturo substrata z visoko toplotno maso.Temperaturna kompenzacija je preprosta, saj mora krmilnik kompenzirati samo toplotno obnašanje stroja, ne da bi upošteval tudi toplotno obnašanje skale kodirnika.

Če povzamemo, sistemi kodirnikov z lestvicami, ki jih obvladuje substrat, so odlična rešitev za natančne CMM z nizkim CTE/podlagami z visoko toplotno maso in druge aplikacije, ki zahtevajo visoko raven meroslovne zmogljivosti.Prednosti obvladovanih lestvic vključujejo poenostavitev režimov toplotne kompenzacije in možnost zmanjšanja neponovljivih merilnih napak zaradi, na primer, temperaturnih nihanj zraka v lokalnem strojnem okolju.