La mayoría deMáquinas CMM (máquinas de medición de coordenadas) son hechos porcomponentes de granito.
Las máquinas de medición por coordenadas (MMC) son dispositivos de medición versátiles que desempeñan diversas funciones en el entorno de fabricación, desde su uso en laboratorios de control de calidad tradicionales hasta, más recientemente, el apoyo directo a la producción en planta, incluso en entornos más exigentes. El comportamiento térmico de las escalas de los codificadores de las 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 codificadores flotantes y fijos.
Las escalas de los codificadores pueden ser térmicamente independientes de su sustrato de montaje (flotantes) o térmicamente dependientes de él (controladas térmicamente). Una escala flotante se expande y contrae según las características térmicas del material de la escala, mientras que una escala controlada térmicamente 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 controlada térmicamente 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. Existen cuatro tipos básicos de máquinas de medición por coordenadas: puente, voladizo, pórtico y brazo horizontal. Las CMM de tipo puente son las más comunes. En un diseño de puente, un husillo del eje Z está montado sobre un carro que se desplaza a lo largo del puente. El puente se desplaza 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 tiene motor: la estructura del puente suele estar guiada/apoyada sobre cojinetes aerostáticos. El carro (eje X) y el husillo (eje Z) pueden ser accionados por una correa, un husillo o un motor lineal. Las CMM 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 alta 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 tipo puente de granito, operada en una sala con aire acondicionado y una temperatura media de 20 ±2 °C, donde la temperatura ambiente varía tres veces por hora, permite que el granito, de alta masa térmica, mantenga una temperatura media constante de 20 °C. Un codificador lineal flotante de acero inoxidable, instalado en cada eje de la MMC, sería prácticamente independiente del sustrato de granito y respondería rápidamente a los cambios de temperatura del aire debido a su alta conductividad térmica y baja masa térmica, significativamente inferior a la de la mesa de granito. Esto provocaría una expansión o contracción máxima de la escala de aproximadamente 60 µm en un eje típico de 3 m. Esta expansión puede generar un error de medición considerable, difícil de compensar debido a su naturaleza variable en el tiempo.
En este caso, se prefiere una escala de referencia del sustrato: una escala de referencia 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 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 tener en cuenta el comportamiento térmico de la escala del codificador.
En resumen, los sistemas de encoder con escalas de referencia del sustrato son una excelente solución para máquinas de medición por coordenadas (MMC) de precisión con sustratos de bajo coeficiente de dilatación térmica (CTE) y alta masa térmica, así como para otras aplicaciones que requieren un alto nivel de rendimiento metrológico. Las ventajas de las escalas de referencia incluyen la simplificación de los regímenes de compensación térmica y la posible reducción de errores de medición no repetibles debidos, por ejemplo, a variaciones de la temperatura del aire en el entorno de la máquina.
Fecha de publicación: 25 de diciembre de 2021