La mayor parte deMáquinas Cmm (máquinas de medición de coordenadas) están hechos porcomponentes de granito.
Una máquina de medición por coordenadas (MMC) es un dispositivo de medición flexible que ha desarrollado diversas funciones en el entorno de fabricación, incluyendo su uso en el laboratorio de calidad tradicional y, más recientemente, su función de apoyo directo a la producción en la planta de fabricación en entornos más exigentes. El comportamiento térmico de las escalas del codificador de la MMC se convierte en un factor importante a considerar entre sus funciones y su aplicación.
En un artículo publicado recientemente por Renishaw, se analiza el tema de las técnicas de montaje de escala de codificador flotante y masterizado.
Las escalas de encoder son, en efecto, independientes térmicamente de su sustrato de montaje (flotantes) o dependientes térmicamente de este (controladas). Una escala flotante se expande y contrae según las características térmicas del material de la escala, mientras que una controlada se expande y contrae al mismo ritmo que el sustrato subyacente. Las técnicas de montaje de escalas de medición ofrecen diversas ventajas para las diversas aplicaciones de medición: el artículo de Renishaw presenta un caso en el que una escala controlada podría ser la solución preferida para máquinas de laboratorio.
Las CMM se utilizan para capturar datos de medición tridimensionales en componentes mecanizados de alta precisión, como bloques de motor y álabes de motores a reacción, como parte de un proceso de control de calidad. Hay cuatro tipos básicos de máquinas de medición de coordenadas: puente, voladizo, pórtico y brazo horizontal. Las CMM de tipo puente son las más comunes. En un diseño de puente de CMM, un eje Z se monta en un carro que se mueve a lo largo del puente. El puente se acciona a lo largo de dos guías en la dirección del eje Y. Un motor acciona un hombro del puente, mientras que el hombro opuesto tradicionalmente no está accionado: la estructura del puente generalmente está guiada / soportada por cojinetes aerostáticos. El carro (eje X) y el eje Z se pueden accionar mediante una correa, un tornillo o un motor lineal. Las CMM están diseñadas para minimizar los errores no repetibles, ya que son difíciles de compensar en el controlador.
Las MMC de alto rendimiento constan de una bancada de granito de alta masa térmica y una estructura rígida de pórtico/puente, con un eje de baja inercia al que se conecta un sensor para medir las características de la pieza. Los datos generados se utilizan para garantizar que las piezas cumplan con las tolerancias predeterminadas. Se instalan codificadores lineales de alta precisión en los ejes X, Y y Z, que pueden tener varios metros de longitud en máquinas más grandes.
Una CMM típica de tipo puente de granito, operada en una sala climatizada con una temperatura promedio de 20 ±2 °C y con tres ciclos de temperatura por hora, permite que el granito de alta masa térmica mantenga una temperatura promedio constante de 20 °C. Un codificador lineal flotante de acero inoxidable instalado en cada eje de la CMM sería prácticamente independiente del sustrato de granito y respondería rápidamente a los cambios de temperatura del aire gracias a su alta conductividad térmica y baja masa térmica, significativamente menor que la masa térmica de la mesa de granito. Esto provocaría una expansión o contracción máxima de la escala sobre un eje típico de 3 m de aproximadamente 60 µm. Esta expansión puede generar un error de medición considerable, difícil de compensar debido a su naturaleza variable en el tiempo.
En este caso, la opción preferida es una escala de sustrato controlada: esta escala solo se expandiría con el coeficiente de expansión térmica (CET) del sustrato de granito y, por lo tanto, presentaría pocos cambios en respuesta a pequeñas oscilaciones de la temperatura del aire. Sin embargo, deben considerarse los cambios de temperatura a largo plazo, que afectarán la temperatura promedio de un sustrato con alta masa térmica. La compensación de temperatura es sencilla, ya que el controlador solo necesita compensar el comportamiento térmico de la máquina sin considerar también el comportamiento térmico de la escala del codificador.
En resumen, los sistemas de codificador con escalas de sustrato controladas son una excelente solución para MMC de precisión con sustratos de bajo CTE y alta masa térmica, así como para otras aplicaciones que requieren un alto rendimiento metrológico. Las ventajas de las escalas controladas incluyen la simplificación de los regímenes de compensación térmica y la posibilidad de reducir errores de medición no repetibles debidos, por ejemplo, a las variaciones de temperatura del aire en el entorno local de la máquina.
Hora de publicación: 25 de diciembre de 2021