CMM-tarkkuuden hallinta

Suurin osaCMM-koneet (koordinaattimittauskoneet) on tehtygraniittikomponentit.

Koordinaattimittauskone (CMM) on joustava mittauslaite, jolla on useita käyttökohteita valmistusympäristössä, mukaan lukien käyttö perinteisessä laatulaboratoriossa ja uudempi rooli tuotannon tukemisessa suoraan tuotantotiloissa ankarammissa olosuhteissa. CMM-anturivaakojen terminen käyttäytyminen on tärkeä tekijä sen käyttökohteiden ja sovelluksen valinnassa.

Renishawin äskettäin julkaisemassa artikkelissa käsitellään kelluvia ja masteroituja enkooderiasteikon kiinnitystekniikoita.

Enkooderiasteikot ovat käytännössä joko termisesti riippumattomia kiinnitysalustastaan ​​(kelluva) tai termisesti riippuvaisia ​​alustasta (masteroitu). Kelluva asteikko laajenee ja supistuu asteikon materiaalin lämpöominaisuuksien mukaan, kun taas masteroitu asteikko laajenee ja supistuu samaan tahtiin kuin alla oleva alusta. Mittausasteikon kiinnitystekniikat tarjoavat useita etuja erilaisiin mittaussovelluksiin: Renishawin artikkeli esittelee tapauksen, jossa masteroitu asteikko voisi olla ensisijainen ratkaisu laboratoriokoneille.

KMG-koneita käytetään kolmiulotteisen mittaustiedon tallentamiseen erittäin tarkkoista, koneistetuista komponenteista, kuten moottorilohkoista ja suihkumoottorin lapoista, osana laadunvalvontaprosessia. Koordinaattimittauskoneita on neljä perustyyppiä: silta-, uloke-, gantry- ja vaakavarsikoneet. Siltatyyppiset KMG-koneet ovat yleisimpiä. KMG-sillan rakenteessa Z-akselin pensas on asennettu vaunuun, joka liikkuu siltaa pitkin. Siltaa liikutetaan kahta johdetta pitkin Y-akselin suunnassa. Moottori pyörittää sillan toista olkapäätä, kun taas vastakkainen olkapää on perinteisesti käyttämättä: siltarakennetta ohjataan/tuetaan tyypillisesti aerostaattisilla laakereilla. Vaunua (X-akseli) ja pensaspäätä (Z-akseli) voidaan käyttää hihnalla, ruuvilla tai lineaarimoottorilla. KMG-koneet on suunniteltu minimoimaan toistumattomia virheitä, koska niitä on vaikea kompensoida ohjaimessa.

Suorituskykyiset koordinaattimittauskoneet koostuvat suuren lämpömassan omaavasta graniittipedistä ja jäykästä portaali-/siltarakenteesta, jossa on pienihitauksinen anturi, johon on kiinnitetty työkappaleen ominaisuuksien mittaamiseen tarkoitettu anturi. Tuotettua dataa käytetään varmistamaan, että osat täyttävät ennalta määrätyt toleranssit. Tarkat lineaarianturit on asennettu erillisille X-, Y- ja Z-akseleille, jotka voivat olla useita metrejä pitkiä suuremmissa koneissa.

Tyypillinen graniittinen siltatyyppinen koordinaattimittauskone, jota käytetään ilmastoidussa huoneessa, jonka keskilämpötila on 20 ± 2 °C ja jossa huoneenlämpötila vaihtelee kolme kertaa tunnissa, mahdollistaa suuren lämpömassan omaavan graniitin vakiolämpötilan ylläpitämisen 20 °C:ssa. Kelluva lineaarinen ruostumattomasta teräksestä valmistettu anturi, joka on asennettu CMM:n jokaiselle akselille, olisi pitkälti riippumaton graniittialustasta ja reagoisi nopeasti ilman lämpötilan muutoksiin korkean lämmönjohtavuutensa ja alhaisen lämpömassansa ansiosta, joka on huomattavasti pienempi kuin graniittipöydän lämpömassa. Tämä johtaisi asteikon maksimilaajenemiseen tai supistumiseen tyypillisellä 3 metrin akselilla, joka on noin 60 µm. Tämä laajeneminen voi aiheuttaa huomattavan mittausvirheen, jota on vaikea kompensoida sen ajallisesti vaihtelevan luonteen vuoksi.

Substraatilla masteroitu vaaka on tässä tapauksessa ensisijainen valinta: masteroitu vaaka laajenisi vain graniittialustan lämpölaajenemiskertoimen (CTE) mukana ja siksi muuttuisi vain vähän ilman lämpötilan pienten heilahtelujen seurauksena. Pidemmän aikavälin lämpötilan muutokset on silti otettava huomioon, ja ne vaikuttavat suuren lämpömassan omaavan alustan keskilämpötilaan. Lämpötilakompensointi on suoraviivaista, koska ohjaimen tarvitsee kompensoida vain koneen lämpökäyttäytymistä ottamatta huomioon myös enkooderin skaalan lämpökäyttäytymistä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että substraatilla masteroiduilla asteikoilla varustetut kooderijärjestelmät ovat erinomainen ratkaisu tarkkuuskoordinaateille, joilla on alhainen CTE / suuri lämpömassa-alustoilla, ja muihin sovelluksiin, jotka vaativat korkeaa mittaustehoa. Masteroitujen asteikkojen etuihin kuuluvat lämpökompensaatiojärjestelmien yksinkertaistaminen ja mahdollisuus vähentää toistumattomia mittausvirheitä, jotka johtuvat esimerkiksi paikallisen koneympäristön ilman lämpötilan vaihteluista.