Menguasai Presisi CMM

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

Mesin Pengukur Koordinat (CMM) adalah perangkat pengukuran yang fleksibel dan telah mengembangkan sejumlah peran dalam lingkungan manufaktur, termasuk penggunaan di laboratorium kualitas 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, dibahas mengenai teknik pemasangan skala enkoder mengambang dan menguasai.

Skala encoder secara efektif bersifat independen secara termal dari substrat pemasangannya (mengambang) atau bergantung secara termal pada substrat (dikuasai). Skala mengambang mengembang dan menyusut sesuai dengan karakteristik termal bahan skala, sedangkan skala yang dikuasai mengembang dan menyusut pada tingkat yang sama dengan substrat yang mendasarinya. Teknik pemasangan skala pengukuran menawarkan berbagai manfaat untuk berbagai aplikasi pengukuran: artikel dari Renishaw menyajikan kasus di mana skala yang dikuasai 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 tipe dasar mesin pengukur koordinat: jembatan, kantilever, gantry dan lengan horizontal. CMM tipe jembatan adalah yang paling umum. Dalam desain jembatan CMM, pena sumbu Z dipasang pada kereta yang bergerak sepanjang jembatan. Jembatan digerakkan sepanjang dua jalur pemandu dalam arah sumbu Y. Motor menggerakkan satu bahu jembatan, sedangkan bahu yang berlawanan secara tradisional tidak digerakkan: struktur jembatan biasanya dipandu / ditopang pada bantalan aerostatik. Kereta (sumbu X) dan pena (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 pena inersia rendah yang dipasangi sensor untuk mengukur fitur benda kerja. Data yang dihasilkan digunakan untuk memastikan bahwa komponen memenuhi toleransi yang telah ditentukan sebelumnya. Encoder linier presisi tinggi dipasang pada sumbu X, Y, dan Z yang terpisah yang panjangnya dapat mencapai beberapa meter pada mesin yang lebih besar.

CMM tipe jembatan granit 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 sebagian besar akan independen dari substrat granit dan merespons dengan cepat terhadap 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 yang khas sekitar 60 µm. Ekspansi ini dapat menghasilkan kesalahan pengukuran substansial yang sulit dikompensasi karena sifatnya yang bervariasi dari waktu ke waktu.

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

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