Masterização para precisão CMM

O máximo deMáquinas cmm (máquinas de medição por coordenadas) são feitos porcomponentes de granito.

Uma Máquina de Medição por Coordenadas (CMM) é um dispositivo de medição flexível e desenvolveu uma série de funções no ambiente de fabricação, incluindo o uso no laboratório de qualidade tradicional e a função mais recente de apoiar diretamente a produção no chão de fábrica em ambientes mais severos.O comportamento térmico das balanças do codificador CMM torna-se uma consideração importante entre suas funções e aplicação.

Em um artigo publicado recentemente pela Renishaw, o assunto das técnicas de montagem em escala de encoder flutuante e dominadas é discutido.

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

CMMs são usados ​​para capturar dados de medição tridimensionais em componentes usinados de alta precisão, como blocos de motores e pás de motores a jato, como parte de um processo de controle de qualidade.Existem quatro tipos básicos de máquina de medição por coordenadas: ponte, cantilever, pórtico e braço horizontal.CMMs tipo ponte são os mais comuns.Em um projeto de ponte CMM, um eixo Z é montado 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 dos ombros da ponte, enquanto o ombro oposto é tradicionalmente não acionado: a estrutura da ponte é normalmente guiada/suportada em rolamentos aerostáticos.O carro (eixo X) e a haste (eixo Z) podem ser acionados por uma correia, parafuso ou motor linear.Os CMMs são projetados para minimizar erros não repetíveis, pois são difíceis de compensar no controlador.

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

Um típico CMM tipo ponte de granito operado em uma sala climatizada, com temperatura média de 20 ± 2 °C, onde a temperatura ambiente muda três vezes a cada hora, permite que a massa de granito de alta temperatura mantenha uma temperatura média constante de 20ºC.Um codificador linear flutuante de aço inoxidável instalado em cada eixo CMM seria amplamente independente do substrato de granito e responderia rapidamente às mudanças na temperatura do ar devido à sua alta condutividade térmica e baixa massa térmica, que é significativamente menor que a massa térmica da mesa de granito .Isto levaria a uma expansão ou contração máxima da escala ao longo de um eixo típico de 3m de aproximadamente 60 µm.Esta expansão pode produzir um erro de medição substancial que é difícil de compensar devido à sua natureza variável no tempo.

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

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