De fleste afCMM-maskiner (koordinatmålemaskiner) er lavet afgranitkomponenter.
En koordinatmålemaskine (CMM) er en fleksibel måleenhed og har udviklet en række roller i produktionsmiljøet, herunder brug i traditionelle kvalitetslaboratorier og den nyere rolle med direkte at understøtte produktionen på produktionsgulvet i barske miljøer. Den termiske opførsel af CMM-encodervægte bliver en vigtig overvejelse mellem dens roller og anvendelse.
I en nyligt udgivet artikel af Renishaw diskuteres emnet monteringsteknikker for flydende og masterede encodere.
Encoderskalaer er enten termisk uafhængige af deres monteringssubstrat (flydende) eller termisk afhængige af substratet (masteret). En flydende skala udvider sig og trækker sig sammen i henhold til skalamaterialets termiske egenskaber, hvorimod en masteret skala udvider sig og trækker sig sammen med samme hastighed som det underliggende substrat. Monteringsteknikker til måleskalaer tilbyder en række fordele til forskellige måleanvendelser: Artiklen fra Renishaw præsenterer et tilfælde, hvor en masteret skala kan være den foretrukne løsning til laboratoriemaskiner.
CMM'er bruges til at indsamle tredimensionelle måledata på præcisionsbearbejdede komponenter, såsom motorblokke og jetmotorblade, som en del af en kvalitetskontrolproces. Der er fire grundlæggende typer koordinatmålemaskiner: bro, cantilever, gantry og horisontal arm. Bro-type CMM'er er de mest almindelige. I et CMM-brodesign er en Z-akset pinol monteret på en slæde, der bevæger sig langs broen. Broen drives langs to føringsbaner i Y-aksens retning. En motor driver den ene skulder på broen, mens den modsatte skulder traditionelt ikke er drevet: brostrukturen styres/understøttes typisk af aerostatiske lejer. Slæden (X-aksen) og pinolen (Z-aksen) kan drives af en rem-, skrue- eller lineærmotor. CMM'er er designet til at minimere ikke-gentagelige fejl, da disse er vanskelige at kompensere for i controlleren.
Højtydende CMM'er består af et granitleje med høj termisk masse og en stiv gantry-/brostruktur med en lavinerti-pin, hvortil der er fastgjort en sensor til måling af emnets egenskaber. De genererede data bruges til at sikre, at delene overholder forudbestemte tolerancer. Højpræcisions lineære enkodere er installeret på de separate X-, Y- og Z-akser, som kan være mange meter lange på større maskiner.
En typisk CMM af granitbrotypen, der drives i et rum med aircondition og en gennemsnitstemperatur på 20 ± 2 °C, hvor rumtemperaturen ændres tre gange i timen, tillader granitten med høj termisk masse at opretholde en konstant gennemsnitstemperatur på 20 °C. En flydende lineær encoder i rustfrit stål installeret på hver CMM-akse ville være stort set uafhængig af granitsubstratet og reagere hurtigt på ændringer i lufttemperaturen på grund af dens høje termiske ledningsevne og lave termiske masse, som er betydeligt lavere end granitbordets termiske masse. Dette ville føre til en maksimal udvidelse eller sammentrækning af skalaen over en typisk 3 m akse på ca. 60 µm. Denne udvidelse kan producere en betydelig målefejl, som er vanskelig at kompensere for på grund af dens tidsvarierende natur.
En substratbaseret skala er det foretrukne valg i dette tilfælde: en baseret skala ville kun udvide sig med granitsubstratets termiske udvidelseskoefficient (CTE) og ville derfor udvise ringe ændring som reaktion på små svingninger i lufttemperaturen. Langvarige temperaturændringer skal stadig tages i betragtning, og disse vil påvirke gennemsnitstemperaturen for et substrat med høj termisk masse. Temperaturkompensation er ligetil, da regulatoren kun behøver at kompensere for maskinens termiske adfærd uden også at tage encoderskalaens termiske adfærd i betragtning.
Kort sagt er encodersystemer med substrat-masterede skalaer en fremragende løsning til præcisions-CMM'er med lav CTE/høj termisk masse på substrater og andre applikationer, der kræver høje niveauer af metrologisk ydeevne. Fordelene ved masterede skalaer omfatter forenkling af termiske kompensationsregimer og potentiale for reduktion af ikke-repeterbare målefejl på grund af f.eks. lufttemperaturvariationer i det lokale maskinmiljø.
Opslagstidspunkt: 25. dec. 2021