Masterización para precisión CMM

La mayoría demaquinas cmm (máquinas de medición de coordenadas) están hechos porcomponentes de granito.

Una máquina de medición por coordenadas (MMC) es un dispositivo de medición flexible y ha desarrollado una serie de funciones en el entorno de fabricación, incluido el uso en el laboratorio de calidad tradicional y la función más reciente de apoyar directamente la producción en la planta de fabricación en entornos más hostiles.El comportamiento térmico de las básculas codificadoras CMM se convierte en una consideración importante entre sus funciones y aplicaciones.

En un artículo publicado recientemente por Renishaw, se analiza el tema de las técnicas de montaje de escala de codificador flotante y dominadas.

Las básculas codificadoras son efectivamente térmicamente independientes de su sustrato de montaje (flotantes) o térmicamente dependientes del sustrato (masterizadas).Una incrustación flotante se expande y contrae de acuerdo con las características térmicas del material de incrustación, mientras que una incrustación dominada se expande y contrae al mismo ritmo que el sustrato subyacente.Las técnicas de montaje de básculas de medición ofrecen diversas ventajas para las distintas aplicaciones de medición: el artículo de Renishaw presenta el caso en el que una báscula masterizada 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 palas 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 tipo puente son las más comunes.En un diseño de puente CMM, se monta una pluma del eje Z en un carro que se mueve a lo largo del puente.El puente se conduce a lo largo de dos carriles-guía 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 suele estar guiada o soportada sobre cojinetes aerostáticos.El carro (eje X) y la pluma (eje Z) pueden ser accionados por 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 CMM de alto rendimiento constan de un lecho de granito de alta masa térmica y una estructura rígida de pórtico/puente, con una pluma de baja inercia a la que se adjunta un sensor para medir las características de la pieza de trabajo.Los datos generados se utilizan para garantizar que las piezas cumplan con tolerancias predeterminadas.Se instalan codificadores lineales de alta precisión en los ejes X, Y y Z separados, que pueden tener muchos metros de largo en máquinas más grandes.

Una MMC tipo puente de granito típica operada en una habitación con aire acondicionado, con una temperatura promedio de 20 ±2 °C, donde la temperatura ambiente realiza ciclos tres veces cada hora, permite que el granito de alta masa térmica mantenga una temperatura promedio constante de 20 ºC.Un codificador lineal flotante de acero inoxidable instalado en cada eje de la CMM sería en gran medida independiente del sustrato de granito y respondería rápidamente a los cambios en la temperatura del aire debido a su alta conductividad térmica y baja masa térmica, que es significativamente menor que la masa térmica de la mesa de granito. .Esto conduciría a una expansión o contracción máxima de la escala sobre un eje típico de 3 m de aproximadamente 60 µm.Esta expansión puede producir un error de medición sustancial que es difícil de compensar debido a su naturaleza variable en el tiempo.

Una escala dominada por el sustrato es la opción preferida en este caso: una escala dominada solo se expandiría con el coeficiente de expansión térmica (CTE) del sustrato de granito y, por lo tanto, exhibiría pocos cambios en respuesta a pequeñas oscilaciones en la temperatura del aire.Aún se deben considerar cambios de temperatura a largo plazo, que afectarán la temperatura promedio de un sustrato de 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 dominadas por sustrato son una excelente solución para CMM de precisión con sustratos de bajo CTE/alta masa térmica y otras aplicaciones que requieren altos niveles de rendimiento metrológico.Las ventajas de dominar las escalas incluyen la simplificación de los regímenes de compensación térmica y la posibilidad de reducir los errores de medición no repetibles debidos, por ejemplo, a las variaciones de la temperatura del aire en el entorno local de la máquina.