CMM precizitātes apgūšana

Lielākā daļa noCMM iekārtas (koordinātu mērīšanas mašīnas) ir izgatavoti argranīta komponenti.

Koordinātu mērierīce (CMM) ir elastīga mērierīce, kas ražošanas vidē ir ieguvusi vairākas funkcijas, tostarp izmantošanu tradicionālajā kvalitātes laboratorijā un nesenāku lomu ražošanas tiešai atbalstīšanai ražošanas telpās skarbākos apstākļos. CMM kodētāju svaru termiskā uzvedība kļūst par svarīgu apsvērumu, izvēloties to funkcijas un pielietojumu.

Nesen publicētā Renishaw rakstā tiek apspriestas peldošo un apgūto kodētāja skalas montāžas metodes.

Enkoderu skalas faktiski ir vai nu termiski neatkarīgas no to montāžas substrāta (peldošās), vai termiski atkarīgas no substrāta (apstiprinātās). Peldošā skala izplešas un saraujas atbilstoši skalas materiāla termiskajām īpašībām, savukārt apstrādātā skala izplešas un saraujas tādā pašā ātrumā kā pamatā esošā substrāts. Mērīšanas skalas montāžas metodes piedāvā dažādas priekšrocības dažādiem mērījumu pielietojumiem: Renishaw rakstā ir aprakstīts gadījums, kad apstrādātā skala varētu būt vēlamais risinājums laboratorijas iekārtām.

KMM iekārtas tiek izmantotas, lai kvalitātes kontroles procesa ietvaros iegūtu trīsdimensiju mērījumu datus uz augstas precizitātes, apstrādātām detaļām, piemēram, dzinēju blokiem un reaktīvo dzinēju lāpstiņām. Ir četri koordinātu mērīšanas iekārtu pamatveidi: tilta, konsoles, portāla un horizontālās rokas. Visizplatītākās ir tilta tipa KMM iekārtas. KMM tilta konstrukcijā Z ass tapa ir uzstādīta uz ratiņiem, kas pārvietojas pa tiltu. Tilts tiek darbināts pa divām vadotnēm Y ass virzienā. Motors darbina vienu tilta plecu, bet pretējais plecs tradicionāli ir bez piedziņas: tilta konstrukciju parasti vada/atbalsta aerostatiskie gultņi. Ratiņus (X asi) un tapas tapas (Z asi) var darbināt ar siksnu, skrūvi vai lineāru motoru. KMM ir izstrādātas, lai samazinātu neatkārtojamās kļūdas, jo tās ir grūti kompensēt kontrollerī.

Augstas veiktspējas KMM sastāv no granīta pamatnes ar augstu termisko masu un stingras portāla/tilta struktūras ar zemas inerces tapas palīdzību, pie kuras ir piestiprināts sensors sagataves īpašību mērīšanai. Ģenerētie dati tiek izmantoti, lai nodrošinātu, ka detaļas atbilst iepriekš noteiktām pielaidēm. Augstas precizitātes lineārie kodētāji ir uzstādīti uz atsevišķām X, Y un Z asīm, kas lielākām mašīnām var būt daudzu metru garas.

Tipisks granīta tilta tipa KMM, kas darbojas gaisa kondicionētā telpā ar vidējo temperatūru 20 ± 2 °C, kur telpas temperatūra mainās trīs reizes stundā, ļauj granītam ar augstu termisko masu uzturēt nemainīgu vidējo temperatūru 20 °C. Peldošs lineārs nerūsējošā tērauda kodētājs, kas uzstādīts uz katras KMM ass, lielā mērā būtu neatkarīgs no granīta substrāta un ātri reaģētu uz gaisa temperatūras izmaiņām, pateicoties tā augstajai siltumvadītspējai un zemajai termiskajai masai, kas ir ievērojami zemāka par granīta galda termisko masu. Tas izraisītu skalas maksimālo izplešanos vai saraušanos aptuveni 60 µm apmērā uz tipiskas 3 m ass. Šī izplešanās var radīt ievērojamu mērījumu kļūdu, ko ir grūti kompensēt tās laika gaitā mainīgā rakstura dēļ.

Šajā gadījumā priekšroka dodama substrāta apstrādātam svaram: apstrādāts svars izplestos tikai līdz ar granīta substrāta termiskās izplešanās koeficientu (CTE) un tāpēc maz mainītos, reaģējot uz nelielām gaisa temperatūras svārstībām. Joprojām jāņem vērā ilgtermiņa temperatūras izmaiņas, un tās ietekmēs substrāta ar augstu termisko masu vidējo temperatūru. Temperatūras kompensācija ir vienkārša, jo kontrolierim ir jākompensē tikai mašīnas termiskā uzvedība, neņemot vērā arī kodētāja skalas termisko uzvedību.

Rezumējot, kodēšanas sistēmas ar substrātam pielāgotiem svariem ir lielisks risinājums precīzijas CMMM ar zemu CTE/augstu termisko masu substrātiem un citiem lietojumiem, kuriem nepieciešams augsts metroloģiskās veiktspējas līmenis. Pielāgotu svaru priekšrocības ietver termiskās kompensācijas režīmu vienkāršošanu un iespēju samazināt neatkārtojamas mērījumu kļūdas, ko izraisa, piemēram, gaisa temperatūras svārstības vietējā mašīnas vidē.