De fleste avCMM-maskiner (koordinatmålemaskiner) er laget avgranittkomponenter.
En koordinatmålemaskin (CMM) er en fleksibel måleenhet og har utviklet en rekke roller i produksjonsmiljøet, inkludert bruk i tradisjonelle kvalitetslaboratorier, og den nyere rollen med å direkte støtte produksjonen på produksjonsgulvet i tøffere miljøer. Den termiske oppførselen til CMM-kodevekter blir en viktig faktor mellom dens roller og anvendelse.
I en nylig publisert artikkel av Renishaw diskuteres emnet monteringsteknikker for flytende og masteret encoderskala.
Enkoderskalaer er i praksis enten termisk uavhengige av monteringssubstratet (flytende) eller termisk avhengige av substratet (masteret). En flytende skala utvider seg og trekker seg sammen i henhold til de termiske egenskapene til skalamaterialet, mens en masteret skala utvider seg og trekker seg sammen i samme hastighet som det underliggende substratet. Monteringsteknikker for måleskalaer tilbyr en rekke fordeler for de ulike måleapplikasjonene: artikkelen fra Renishaw presenterer tilfellet der en masteret skala kan være en foretrukket løsning for laboratoriemaskiner.
CMM-er brukes til å fange opp tredimensjonale måledata på høypresisjons, maskinerte komponenter, som motorblokker og jetmotorblader, som en del av en kvalitetskontrollprosess. Det finnes fire grunnleggende typer koordinatmålemaskiner: bro, utkraget, gantry og horisontal arm. Bro-type CMM-er er de vanligste. I en CMM-brodesign er en Z-akset pinol montert på en vogn som beveger seg langs broen. Broen drives langs to føringsbaner i Y-aksens retning. En motor driver den ene skulderen på broen, mens den motsatte skulderen tradisjonelt er udrevet: brostrukturen styres/støttes vanligvis på aerostatiske lagre. Vognen (X-aksen) og pinolen (Z-aksen) kan drives av en rem-, skrue- eller lineærmotor. CMM-er er designet for å minimere ikke-repeterbare feil, da disse er vanskelige å kompensere i kontrolleren.
Høypresterende CMM-er består av et granittlag med høy termisk masse og en stiv gantry-/brostruktur, med en lavtreghetsfjær som det er festet en sensor til for å måle arbeidsstykkets egenskaper. De genererte dataene brukes til å sikre at delene oppfyller forhåndsbestemte toleranser. Høypresisjons lineære kodere er installert på de separate X-, Y- og Z-aksene, som kan være mange meter lange på større maskiner.
En typisk CMM av granittbrotypen som opereres i et rom med klimaanlegg, med en gjennomsnittstemperatur på 20 ± 2 °C, hvor romtemperaturen endres tre ganger i timen, tillater granitten med høy termisk masse å opprettholde en konstant gjennomsnittstemperatur på 20 °C. En flytende lineær encoder i rustfritt stål installert på hver CMM-akse ville i stor grad være uavhengig av granittsubstratet og reagere raskt på endringer i lufttemperatur på grunn av dens høye termiske ledningsevne og lave termiske masse, som er betydelig lavere enn den termiske massen til granittbordet. Dette ville føre til en maksimal utvidelse eller sammentrekning av skalaen over en typisk 3 m-akse på omtrent 60 µm. Denne utvidelsen kan produsere en betydelig målefeil som er vanskelig å kompensere på grunn av dens tidsvarierende natur.
En substratbasert skala er det foretrukne valget i dette tilfellet: en masteret skala vil bare utvide seg med termisk utvidelseskoeffisienten (CTE) til granittsubstratet og vil derfor vise liten endring som respons på små svingninger i lufttemperaturen. Langsiktige temperaturendringer må fortsatt vurderes, og disse vil påvirke gjennomsnittstemperaturen til et substrat med høy termisk masse. Temperaturkompensasjon er enkel ettersom kontrolleren bare trenger å kompensere for maskinens termiske oppførsel uten også å ta hensyn til koderens termiske oppførsel.
Oppsummert er kodersystemer med substratmasterede skalaer en utmerket løsning for presisjons-CMM-er med lav CTE / høy termisk masse i substrater og andre applikasjoner som krever høy metrologisk ytelse. Fordelene med masterede skalaer inkluderer forenkling av termiske kompensasjonsregimer og potensial for reduksjon av ikke-repeterbare målefeil på grunn av for eksempel variasjoner i lufttemperaturen i det lokale maskinmiljøet.
Publisert: 25. desember 2021