מאסטרינג עבור דיוק CMM

רובמכונות CMM (מכונות מדידת קואורדינטות) מיוצרים על ידירכיבי גרניט.

מכונות מדידה קואורדינטות (CMM) הן מכשיר מדידה גמיש ופיתחו מספר תפקידים בסביבת הייצור, כולל שימוש במעבדת איכות מסורתית, ותפקיד חדש יותר של תמיכה ישירה בייצור ברצפת הייצור בסביבות קשות יותר. ההתנהגות התרמית של סולמות מקודד CMM הופכת לשיקול חשוב בין תפקידיהן ליישומן.

במאמר שפורסם לאחרונה על ידי רנישו, נדונים נושא טכניקות הרכבה בקנה מידה של אנקודרים צפים ומאסטרים.

סולמות מקודד הם למעשה בלתי תלויים תרמית במצע ההרכבה שלהם (צפה) או תלויים תרמית במצע (מאסטרד). סולמה צפה מתרחבת ומתכווצת בהתאם למאפיינים התרמיים של חומר הסקאלה, בעוד שסולמה מאסטרד מתרחבת ומתכווצת באותו קצב כמו המצע הבסיסי. טכניקות הרכבת סולמות המדידה מציעות מגוון יתרונות עבור יישומי מדידה שונים: המאמר של Renishaw מציג את המקרה שבו סולמה מאסטרד עשויה להיות פתרון מועדף עבור מכונות מעבדה.

מכונות מדידה קואורדינטות (CMM) משמשות ללכידת נתוני מדידה תלת-ממדיים על רכיבים מעובדים בדיוק גבוה, כגון בלוקי מנוע ולהבי מנוע סילון, כחלק מתהליך בקרת איכות. ישנם ארבעה סוגים בסיסיים של מכונות מדידה קואורדינטות: גשר, שלוחה, גנטרי וזרוע אופקית. מכונות מדידה קואורדינטות מסוג גשר הן הנפוצות ביותר. בתכנון גשר CMM, מוט ציר Z מורכב על גררה הנעה לאורך הגשר. הגשר מונע לאורך שני מסלולים מנחים בכיוון ציר ה-Y. מנוע מניע כתף אחת של הגשר, בעוד שהכתף הנגדית אינה מונעת באופן מסורתי: מבנה הגשר בדרך כלל מונחה/נתמך על ידי מיסבים אירוסטטיים. הגררה (ציר X) והמטחנה (ציר Z) עשויים להיות מונעים על ידי רצועה, בורג או מנוע ליניארי. מכונות מדידה קואורדינטות מתוכננות למזער שגיאות שאינן ניתנות לחזרה מכיוון שקשה לפצות עליהן בבקר.

מכונות CMM בעלות ביצועים גבוהים מורכבות משטח גרניט בעל מסה תרמית גבוהה ומבנה גשר/גנטרי קשיח, עם נוצת אינרציה נמוכה שאליה מחובר חיישן למדידת תכונות חומר העבודה. הנתונים שנוצרים משמשים להבטחת עמידה בסבולות שנקבעו מראש. מקודדים ליניאריים מדויקים מותקנים על צירי X, Y ו-Z נפרדים, שאורכם יכול להגיע למטרים רבים במכונות גדולות יותר.

מכונת CMM טיפוסית מסוג גשר גרניט המופעלת בחדר ממוזג, עם טמפרטורה ממוצעת של 20 ±2 מעלות צלזיוס, כאשר טמפרטורת החדר משתנה שלוש פעמים בכל שעה, מאפשרת לגרניט בעל המסה התרמית הגבוהה לשמור על טמפרטורה ממוצעת קבועה של 20 מעלות צלזיוס. מקודד ליניארי צף מפלדת אל-חלד המותקן על כל ציר של מכונת ה-CMM יהיה בלתי תלוי במידה רבה במצע הגרניט ויגיב במהירות לשינויים בטמפרטורת האוויר בשל מוליכות תרמית גבוהה ומסה תרמית נמוכה, הנמוכה משמעותית מהמסה התרמית של שולחן הגרניט. זה יוביל להתפשטות או התכווצות מקסימלית של קנה המידה על פני ציר טיפוסי של 3 מטר של כ-60 מיקרומטר. התפשטות זו יכולה לייצר שגיאת מדידה משמעותית שקשה לפצות עליה בשל אופייה המשתנה בזמן.

קנה מידה מבוסס מצע הוא הבחירה המועדפת במקרה זה: קנה מידה מבוסס מצע יתרחב רק עם מקדם ההתפשטות התרמית (CTE) של מצע הגרניט, ולכן יציג שינוי מועט בתגובה לתנודות קטנות בטמפרטורת האוויר. עדיין יש לקחת בחשבון שינויים ארוכי טווח בטמפרטורה, ואלה ישפיעו על הטמפרטורה הממוצעת של מצע בעל מסה תרמית גבוהה. פיצוי הטמפרטורה הוא פשוט מכיוון שהבקר צריך לפצות רק על ההתנהגות התרמית של המכונה מבלי לקחת בחשבון גם את ההתנהגות התרמית של קנה המידה של המקודד.

לסיכום, מערכות מקודדות עם סולמות מבוססי מצע הן פתרון מצוין עבור מכונות CMM מדויקות עם CTE נמוך / מצעים בעלי מסה תרמית גבוהה ויישומים אחרים הדורשים רמות גבוהות של ביצועי מטרולוגיה. היתרונות של סולמות מבוססי מצע כוללים פישוט של משטרי פיצוי תרמי ופוטנציאל להפחתת שגיאות מדידה שאינן ניתנות לחזרה, למשל, עקב שינויים בטמפרטורת האוויר בסביבת המכונה המקומית.