Dominar a precisão do CMM

A maioria deMáquinas CMM (Coordenar máquinas de medição) são feitos porComponentes de granito.

Uma máquinas de medição de coordenadas (CMM) é um dispositivo de medição flexível e desenvolveu várias funções no ambiente de fabricação, incluindo o uso no laboratório tradicional de qualidade e o papel mais recente de apoiar diretamente a produção no piso de fabricação em ambientes mais duros. O comportamento térmico das escalas do codificador CMM se torna uma consideração importante entre seus papéis e aplicação.

Em um artigo publicado recentemente, de Renishaw, são discutidos o assunto de técnicas de montagem em escala de codificadores flutuantes e masterizados.

As escalas do codificador são efetivamente independentes termicamente de seu substrato de montagem (flutuante) ou dependente termicamente do substrato (masterizado). Uma escala flutuante se expande e se contrai de acordo com as características térmicas do material da escala, enquanto uma escala masterizada se expande e se contrai na mesma taxa que o substrato subjacente. As técnicas de montagem em escala de medição oferecem uma variedade de benefícios para as várias aplicações de medição: o artigo da Renishaw apresenta o caso em que uma escala masterizada pode ser a solução preferida para máquinas de laboratório.

Os CMMs são usados ​​para capturar dados de medição tridimensionais sobre componentes usinados de alta precisão, como blocos de motor e lâminas de motor a jato, como parte de um processo de controle de qualidade. Existem quatro tipos básicos de máquina de medição de coordenadas: ponte, cantilever, pórtico e braço horizontal. Os CMMs do tipo ponte são os mais comuns. Em um design de ponte CMM, uma pena de eixo z é montada em um carro que se move ao longo da ponte. A ponte é conduzida ao longo de duas guias na direção do eixo y. Um motor aciona um ombro da ponte, enquanto o ombro oposto é tradicionalmente não dirigido: a estrutura da ponte é normalmente guiada / suportada em rolamentos aerostáticos. O carro (eixo x) e a pena (eixo z) podem ser acionados por um correia, parafuso ou motor linear. Os CMMs são projetados para minimizar erros não repetíveis, pois são difíceis de compensar no controlador.

Os CMMs de alto desempenho compreendem um leito de granito de alta massa térmica e uma estrutura rígida de pórtico / ponte, com uma pena de inércia baixa, na qual está anexado um sensor para medir os recursos da peça de trabalho. Os dados gerados usados ​​para garantir que as peças atendam a tolerâncias predeterminadas. Os codificadores lineares de alta precisão são instalados nos eixos X, Y e Z separados, que podem ter muitos metros de comprimento em máquinas maiores.

Um CMM do tipo ponte de granito típico operava em uma sala com ar-condicionado, com uma temperatura média de 20 ± 2 ° C, onde a temperatura ambiente circula três vezes a cada hora, permite que o granito de massa térmica de alta térmica mantenha uma temperatura média constante de 20 ° C. Um codificador de aço inoxidável linear flutuante instalado em cada eixo CMM seria amplamente independente do substrato de granito e respondia rapidamente a alterações na temperatura do ar devido à sua alta condutividade térmica e baixa massa térmica, que é significativamente menor que a massa térmica da tabela de granito. Isso levaria a uma expansão ou contração máxima da escala em um eixo típico de 3M de aproximadamente 60 µm. Essa expansão pode produzir um erro de medição substancial que é difícil de compensar devido à natureza variável no tempo.

Uma escala dominada por substrato é a escolha preferida neste caso: uma escala masterizada só se expandiria com o coeficiente de expansão térmica (CTE) do substrato de granito e, portanto, exibiria pouca mudança em resposta a pequenas oscilações na temperatura do ar. As mudanças de longo prazo na temperatura ainda devem ser consideradas e elas afetarão a temperatura média de um substrato de massa térmica. A compensação de temperatura é direta, pois o controlador precisa apenas compensar o comportamento térmico da máquina sem também considerar o comportamento térmico da escala do codificador.

Em resumo, os sistemas de codificadores com escalas masterizadas no substrato são uma excelente solução para CMMs de precisão com baixo substratos de massa térmica / alta CTE e outras aplicações que requerem altos níveis de desempenho da metrologia. As vantagens das escalas masterizadas incluem a simplificação dos regimes de compensação térmica e o potencial de redução de erros de medição não repetíveis devido a, por exemplo, variações de temperatura do ar no ambiente da máquina local.