La mayor parte deMáquinas CMM (máquinas de medición de coordenadas) son 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 brindar soporte directo a la producción en la planta, incluso en entornos más exigentes. El comportamiento térmico de las escalas de los codificadores de la MMC se convierte en un factor importante a considerar en función de sus funciones y aplicaciones.
En un artículo publicado recientemente por Renishaw, se analiza el tema de las técnicas de montaje de escalas de codificador flotantes y dominadas.
Las escalas de los codificadores pueden ser térmicamente independientes de su sustrato de montaje (flotantes) o térmicamente dependientes del mismo (fijas). Una escala flotante se expande y contrae según las características térmicas del material de la escala, mientras que una escala fija se expande y contrae al mismo ritmo que el sustrato subyacente. Las técnicas de montaje de las escalas de medición ofrecen diversas ventajas para las distintas aplicaciones de medición: el artículo de Renishaw presenta el caso en el que una escala fija podría ser la solución preferida para equipos de laboratorio.
Las máquinas de medición por coordenadas (MMC) se utilizan para obtener datos de medición tridimensionales de componentes mecanizados de alta precisión, como bloques de motor y álabes de motores a reacción, como parte de un proceso de control de calidad. Existen cuatro tipos básicos de MMC: puente, voladizo, pórtico y brazo horizontal. Las MMC de puente son las más comunes. En una MMC de puente, un husillo del eje Z está montado sobre un carro que se desplaza a lo largo del puente. El puente se desplaza sobre dos guías en el eje Y. Un motor acciona uno de los brazos del puente, mientras que el brazo opuesto tradicionalmente no está accionado: la estructura del puente suele estar guiada o soportada por cojinetes aerostáticos. El carro (eje X) y el husillo (eje Z) pueden ser accionados por una correa, un tornillo o un motor lineal. Las MMC están diseñadas para minimizar los errores no repetibles, ya que estos son difíciles de compensar en el controlador.
Las máquinas de medición por coordenadas (MMC) de alto rendimiento constan de una bancada de granito de gran masa térmica y una estructura de pórtico/puente rígida, con un husillo de baja inercia al que se acopla 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 alcanzar varios metros de longitud en las máquinas de mayor tamaño.
Una máquina de medición por coordenadas (MMC) típica de puente de granito, operada en una sala climatizada con una temperatura promedio de 20 ±2 °C (donde la temperatura ambiente fluctúa tres veces 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 MMC, 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, significativamente menor que la de la mesa de granito. Esto conllevaría una expansión o contracción máxima de la escala de aproximadamente 60 µm en un eje típico de 3 m. Esta expansión puede producir un error de medición sustancial, difícil de compensar debido a su naturaleza variable en el tiempo.
En este caso, la opción preferida es una escala con sustrato calibrado: una escala calibrada solo se expandiría con el coeficiente de dilatación térmica (CTE) del sustrato de granito y, por lo tanto, presentaría poca variación ante pequeñas oscilaciones de la temperatura del aire. Sin embargo, deben considerarse las variaciones de temperatura a largo plazo, ya que estas afectarán la temperatura promedio de un sustrato de alta masa térmica. La compensación de temperatura es sencilla, puesto 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 codificación con escalas calibradas por sustrato son una excelente solución para máquinas de medición por coordenadas (MMC) de precisión con sustratos de bajo coeficiente de expansión térmica (CTE) y alta masa térmica, así como para otras aplicaciones que requieren un alto nivel de precisión metrológica. Las ventajas de las escalas calibradas 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 temperatura del aire en el entorno de la máquina.
Fecha de publicación: 25 de diciembre de 2021