Mastering for CMM -presisjon

De fleste avCMM -maskiner (Koordinere målemaskiner) er laget avgranittkomponenter.

En koordinatmålingsmaskiner (CMM) er en fleksibel måleenhet og har utviklet en rekke roller med produksjonsmiljøet, inkludert bruk i det tradisjonelle kvalitetslaboratoriet, og den nyere rollen som direkte støttende produksjon på produksjonsgulvet i tøffere miljøer. Den termiske oppførselen til CMM -koderskalaer blir en viktig vurdering mellom dens roller og anvendelse.

I en nylig publisert artikkel, av Renishaw, diskuteres gjenstand for flytende og mestret koderskala monteringsteknikker.

Koderskalaer er effektivt enten termisk uavhengig av monteringssubstratet (flytende) eller termisk avhengig av underlaget (mestret). En flytende skala utvides og kontrakter i henhold til de termiske egenskapene til skalamaterialet, mens en mestret skala utvides og kontrakter med samme hastighet som det underliggende underlaget. Målingskala -monteringsteknikkene gir en rekke fordeler for de forskjellige måleapplikasjonene: artikkelen fra Renishaw presenterer saken der en mestret skala kan være foretrukket løsning for laboratoriemaskiner.

CMM-er brukes til å fange opp tredimensjonale måledata om høye presisjon, maskinerte komponenter, for eksempel motorblokker og jetmotorblader, som en del av en kvalitetskontrollprosess. Det er fire grunnleggende typer koordinatsmålingsmaskin: bro, utkrag, gantry og horisontal arm. Bridge-type CMMer er de vanligste. I en CMM-brodesign er en z-aksen-quill montert på en vogn som beveger seg langs broen. Broen er kjørt langs to guideveier i y-aksen retning. En motor driver en skulder av broen, mens den motsatte skulderen er tradisjonelt udriven: brostrukturen er vanligvis guidet / støttet på aerostatiske lagre. Vognen (x-aksen) og Quill (Z-Axis) kan være drevet av et belte, skrue eller lineær motor. CMM -er er designet for å minimere ikke -repeterbare feil, da disse er vanskelige å kompensere i kontrolleren.

CMM-er med høy ytelse består av en høy termisk masse granittbed og en stiv Gantry / Bridge-struktur, med en lav treghet som er festet til en sensor for å måle arbeidsstykkefunksjoner. De genererte dataene som brukes for å sikre at deler oppfyller forhåndsbestemte toleranser. Lineære kodere med høy presisjon er installert på de separate x-, y- og z -aksene som kan være mange meter lange på større maskiner.

En typisk granittbro-type CMM operert i et luftkondisjonert rom, med en gjennomsnittlig temperatur på 20 ± 2 ° C, der romtemperaturen sykler tre ganger hver time, tillater den høye termiske massen granitt for å opprettholde en konstant gjennomsnittstemperatur på 20 ° C. En flytende lineær rustfritt stålkoder som er installert på hver CMM -akse, ville i stor grad være uavhengig av granittunderlaget og reagerer 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 vil føre til en maksimal utvidelse eller sammentrekning av skalaen over en typisk 3M -akse på omtrent 60 um. Denne utvidelsen kan gi en betydelig målefeil som er vanskelig å kompensere på grunn av den tidsvarierende naturen.

En mestring av underlaget er det foretrukne valget i dette tilfellet: en mestret skala vil bare utvide med koeffisienten for termisk ekspansjon (CTE) av granittunderlaget og ville derfor utvise liten endring som svar på små svingninger i lufttemperatur. Temperaturendringer må fortsatt vurderes, og disse vil påvirke gjennomsnittstemperaturen til et høyt termisk massesubstrat. Temperaturkompensasjon er grei, da kontrolleren bare trenger å kompensere for maskinens termiske oppførsel uten også å vurdere termisk oppførsel av koderen.

Oppsummert er kodersystemer med underlag mestret skalaer en utmerket løsning for presisjon CMMer med lave CTE / høye termiske massesubstrater og andre applikasjoner som krever høye nivåer av metrologytelse. Fordelene med mestret skalaer inkluderer forenkling av termiske kompensasjonsregimer og potensial for reduksjon av ikke-gjentatte målefeil på grunn av for eksempel lufttemperaturvariasjoner i det lokale maskinmiljøet.