Мастеринг для точності КВМ

БільшістьКММ-машини (координатно-вимірювальні машини) виготовляютьсягранітні компоненти.

Координатно-вимірювальні машини (КВМ) – це гнучкий вимірювальний пристрій, який знайшов своє застосування у виробничому середовищі, зокрема у традиційній лабораторії якості, а нещодавно – у безпосередній підтримці виробництва на виробничому майданчику в складніших умовах. Термічна поведінка шкал енкодерів КВМ стає важливим фактором, що враховується при виборі їхньої ролі та застосування.

У нещодавно опублікованій статті компанії Renishaw обговорюються теми плаваючих та освоєних методів монтажу шкал енкодера.

Шкали енкодера фактично або термічно незалежні від підкладки, на якій вони монтуються (плаваючі), або термічно залежні від підкладки (мастеровані). Плаваюча шкала розширюється та стискається відповідно до теплових характеристик матеріалу шкали, тоді як мастерована шкала розширюється та стискається з тією ж швидкістю, що й підкладка. Методи кріплення вимірювальних шкал пропонують низку переваг для різних вимірювальних застосувань: у статті Renishaw представлено випадок, коли мастерована шкала може бути кращим рішенням для лабораторних машин.

КВМ використовуються для отримання тривимірних вимірювальних даних високоточних, оброблених компонентів, таких як блоки двигунів та лопаті реактивних двигунів, як частина процесу контролю якості. Існує чотири основні типи координатно-вимірювальних машин: мостові, консольні, портальні та горизонтальні. КВМ мостового типу є найпоширенішими. У конструкції мостової КВМ піноля по осі Z встановлена ​​на каретці, яка рухається вздовж мосту. Міст приводиться в рух по двох напрямних у напрямку осі Y. Двигун приводить в рух одне плече мосту, тоді як протилежне плече традиційно є непривідним: конструкція мосту зазвичай керується/опирається на аеростатичних підшипниках. Каретка (вісь X) та піноля (вісь Z) можуть приводитися в рух ремінним, гвинтовим або лінійним двигуном. КВМ розроблені для мінімізації неповторюваних помилок, оскільки їх важко компенсувати в контролері.

Високопродуктивні КВМ складаються з гранітної основи з високою теплоізоляційною масою та жорсткої портальної/мостової конструкції з низькоінерційною пінолею, до якої прикріплений датчик для вимірювання характеристик заготовки. Згенеровані дані використовуються для забезпечення відповідності деталей заданим допускам. Високоточні лінійні енкодери встановлені на окремих осях X, Y та Z, довжина яких на більших верстатах може бути багато метрів.

Типова КВМ гранітного мостового типу, що працює в приміщенні з кондиціонером і середньою температурою 20 ± 2 °C, де температура в приміщенні змінюється тричі на годину, дозволяє граніту з високою тепловою масою підтримувати постійну середню температуру 20 °C. Плаваючий лінійний енкодер з нержавіючої сталі, встановлений на кожній осі КВМ, буде значною мірою незалежним від гранітної підкладки та швидко реагуватиме на зміни температури повітря завдяки своїй високій теплопровідності та низькій тепловій масі, яка значно нижча за теплову масу гранітного столу. Це призведе до максимального розширення або стиснення шкали на типовій осі 3 м приблизно на 60 мкм. Це розширення може призвести до суттєвої похибки вимірювання, яку важко компенсувати через його змінну в часі природу.

У цьому випадку кращим вибором є шкала, що відповідає заданій підкладці: така шкала розширюватиметься лише з коефіцієнтом теплового розширення (КТР) гранітної підкладки і, отже, демонструватиме незначні зміни у відповідь на невеликі коливання температури повітря. Довгострокові зміни температури все ще необхідно враховувати, оскільки вони впливатимуть на середню температуру підкладки з високою тепломісткістю. Температурна компенсація є простою, оскільки контролеру потрібно компенсувати лише теплову поведінку машини, не враховуючи також теплову поведінку шкали енкодера.

Таким чином, системи енкодерів зі шкалами, що враховують особливості підкладок, є чудовим рішенням для прецизійних КВМ з низьким КТР / високою тепловою масою підкладок та інших застосувань, що вимагають високого рівня метрологічної продуктивності. Переваги шкал, що враховують особливості, включають спрощення режимів теплової компенсації та потенціал для зменшення неповторних похибок вимірювання, спричинених, наприклад, коливаннями температури повітря в локальному середовищі машини.