Menguasai Presisi CMM

Sebagian besarMesin CMM (mesin pengukur koordinat) dibuat olehkomponen granit.

Mesin Pengukur Koordinat (CMM) adalah alat ukur yang fleksibel dan telah mengembangkan sejumlah peran dalam lingkungan manufaktur, termasuk penggunaan di laboratorium mutu tradisional, dan peran yang lebih baru dalam mendukung produksi secara langsung di lantai manufaktur dalam lingkungan yang lebih keras. Perilaku termal skala encoder CMM menjadi pertimbangan penting antara peran dan aplikasinya.

Dalam artikel yang diterbitkan baru-baru ini oleh Renishaw, subjek teknik pemasangan skala encoder mengambang dan dikuasai dibahas.

Skala encoder secara efektif independen secara termal dari substrat pemasangannya (mengambang) atau bergantung secara termal pada substrat (terkuasai). Skala mengambang mengembang dan menyusut sesuai dengan karakteristik termal material skala, sedangkan skala terkuasai mengembang dan menyusut pada laju yang sama dengan substrat di bawahnya. Teknik pemasangan skala pengukuran menawarkan beragam manfaat untuk berbagai aplikasi pengukuran: artikel dari Renishaw menyajikan kasus di mana skala terkuasai mungkin merupakan solusi yang lebih disukai untuk mesin laboratorium.

CMM digunakan untuk menangkap data pengukuran tiga dimensi pada komponen mesin presisi tinggi, seperti blok mesin dan bilah mesin jet, sebagai bagian dari proses kontrol kualitas. Ada empat jenis dasar mesin pengukur koordinat: jembatan, kantilever, gantry dan lengan horizontal. CMM tipe jembatan adalah yang paling umum. Dalam desain jembatan CMM, quill sumbu Z dipasang pada kereta yang bergerak di sepanjang jembatan. Jembatan digerakkan sepanjang dua jalur pemandu dalam arah sumbu Y. Sebuah motor menggerakkan satu bahu jembatan, sedangkan bahu yang berlawanan secara tradisional tidak digerakkan: struktur jembatan biasanya dipandu / didukung pada bantalan aerostatik. Kereta (sumbu X) dan quill (sumbu Z) dapat digerakkan oleh sabuk, sekrup atau motor linier. CMM dirancang untuk meminimalkan kesalahan yang tidak dapat diulang karena ini sulit untuk dikompensasi dalam pengontrol.

CMM berkinerja tinggi terdiri dari lapisan granit bermassa termal tinggi dan struktur gantry/jembatan yang kaku, dengan quill inersia rendah yang terpasang sensor untuk mengukur fitur benda kerja. Data yang dihasilkan digunakan untuk memastikan komponen memenuhi toleransi yang telah ditentukan. Encoder linier presisi tinggi dipasang pada sumbu X, Y, dan Z terpisah yang panjangnya dapat mencapai beberapa meter pada mesin yang lebih besar.

CMM tipe jembatan granit tipikal yang dioperasikan di ruangan ber-AC, dengan suhu rata-rata 20 ±2 °C, di mana suhu ruangan berputar tiga kali setiap jam, memungkinkan granit bermassa termal tinggi mempertahankan suhu rata-rata konstan 20 °C. Encoder baja tahan karat linier mengambang yang dipasang pada setiap sumbu CMM akan sangat independen dari substrat granit dan merespons dengan cepat perubahan suhu udara karena konduktivitas termalnya yang tinggi dan massa termal yang rendah, yang secara signifikan lebih rendah daripada massa termal meja granit. Hal ini akan menyebabkan ekspansi atau kontraksi maksimum skala pada sumbu 3m tipikal sekitar 60 µm. Ekspansi ini dapat menghasilkan kesalahan pengukuran substansial yang sulit dikompensasi karena sifatnya yang bervariasi terhadap waktu.

Skala master substrat merupakan pilihan yang lebih disukai dalam kasus ini: skala master hanya akan mengembang seiring dengan koefisien ekspansi termal (CTE) substrat granit dan, oleh karena itu, hanya akan menunjukkan sedikit perubahan sebagai respons terhadap osilasi kecil suhu udara. Perubahan suhu jangka panjang tetap harus dipertimbangkan dan ini akan memengaruhi suhu rata-rata substrat bermassa termal tinggi. Kompensasi suhu bersifat sederhana karena pengontrol hanya perlu mengkompensasi perilaku termal mesin tanpa mempertimbangkan perilaku termal skala encoder.

Singkatnya, sistem enkoder dengan skala master substrat merupakan solusi yang sangat baik untuk CMM presisi dengan substrat CTE rendah/massa termal tinggi dan aplikasi lain yang membutuhkan kinerja metrologi tingkat tinggi. Keunggulan skala master meliputi penyederhanaan rezim kompensasi termal dan potensi pengurangan kesalahan pengukuran yang tidak berulang akibat, misalnya, variasi suhu udara di lingkungan mesin lokal.