Большинство изМашины КИМ (координатно-измерительные машины) сделаныгранитные компоненты.
Координатно-измерительная машина (КИМ) — это гибкое измерительное устройство, которое разработало ряд ролей в производственной среде, включая использование в традиционной лаборатории качества, а также более позднюю роль прямой поддержки производства на производственном участке в более суровых условиях. Тепловое поведение шкал энкодера КИМ становится важным фактором между его ролями и применением.
В недавно опубликованной статье компании Renishaw обсуждаются методы монтажа плавающих и управляемых шкал энкодера.
Шкалы энкодера фактически либо термически независимы от их монтажной подложки (плавающие), либо термически зависят от подложки (мастерированные). Плавающая шкала расширяется и сжимается в соответствии с термическими характеристиками материала шкалы, тогда как мастерированная шкала расширяется и сжимается с той же скоростью, что и лежащая под ней подложка. Методы монтажа измерительной шкалы предлагают множество преимуществ для различных измерительных приложений: в статье Renishaw представлен случай, когда мастерированная шкала может быть предпочтительным решением для лабораторных машин.
КИМ используются для сбора трехмерных данных измерений на высокоточных обработанных компонентах, таких как блоки двигателей и лопатки реактивных двигателей, в рамках процесса контроля качества. Существует четыре основных типа координатно-измерительных машин: мостовые, консольные, портальные и с горизонтальной стрелой. КИМ мостового типа являются наиболее распространенными. В конструкции мостовой КИМ пиноль оси Z устанавливается на каретке, которая перемещается вдоль моста. Мост приводится в движение по двум направляющим в направлении оси Y. Двигатель приводит в движение одно плечо моста, в то время как противоположное плечо традиционно не приводится в движение: конструкция моста обычно направляется / поддерживается аэростатическими подшипниками. Каретка (ось X) и пиноль (ось Z) могут приводиться в движение ремнем, винтом или линейным двигателем. КИМ разработаны для минимизации неповторяющихся ошибок, поскольку их трудно компенсировать в контроллере.
Высокопроизводительные КИМ включают в себя гранитную станину с высокой тепловой массой и жесткую портальную/мостовую конструкцию с малоинерционным пинолем, к которому прикреплен датчик для измерения характеристик заготовки. Полученные данные используются для обеспечения соответствия деталей заданным допускам. Высокоточные линейные энкодеры устанавливаются на отдельных осях X, Y и Z, которые могут быть длиной в несколько метров на более крупных машинах.
Типичная гранитная мостовая КИМ, работающая в кондиционируемом помещении со средней температурой 20 ± 2 °C, где температура в помещении циклически меняется три раза в час, позволяет граниту с высокой теплоемкостью поддерживать постоянную среднюю температуру 20 °C. Плавающий линейный энкодер из нержавеющей стали, установленный на каждой оси КИМ, будет в значительной степени независим от гранитной подложки и быстро реагировать на изменения температуры воздуха из-за его высокой теплопроводности и низкой теплоемкости, которая значительно ниже тепловой массы гранитного стола. Это приведет к максимальному расширению или сжатию шкалы по типичной оси 3 м примерно на 60 мкм. Это расширение может привести к существенной погрешности измерения, которую трудно компенсировать из-за ее изменяющейся во времени природы.
В этом случае предпочтительным выбором является шкала с управляемым субстратом: управляемая шкала будет расширяться только с коэффициентом теплового расширения (КТР) гранитного субстрата и, следовательно, будет демонстрировать небольшие изменения в ответ на небольшие колебания температуры воздуха. Долгосрочные изменения температуры все еще должны учитываться, и они повлияют на среднюю температуру субстрата с высокой тепловой массой. Температурная компенсация проста, поскольку контроллеру нужно компенсировать только тепловое поведение машины, не принимая во внимание тепловое поведение шкалы энкодера.
Подводя итог, можно сказать, что системы энкодеров с управляемыми шкалами подложки являются отличным решением для прецизионных КИМ с подложками с низким КТР/высокой тепловой массой и других приложений, требующих высокого уровня метрологических характеристик. Преимущества управляемых шкал включают упрощение режимов термокомпенсации и возможность снижения неповторяемых ошибок измерения, например, из-за колебаний температуры воздуха в локальной среде машины.
Время публикации: 25 декабря 2021 г.