Несущие рамы из гранита CMM, состоящие из платформ, портальных балок и колонн, служат основной опорой координатно-измерительных машин. Общая плоскостность рамы больше, чем плоскостность отдельных гранитных частей. Это относится к интегрированным характеристикам эталонной плоскости после многокомпонентной сборки, которые напрямую влияют на траекторию движения датчика, пространственную геометрическую точность, погрешность индикации и производительность повторных измерений. Многие проекты фокусируются только на данных проверки отдельных деталей, игнорируя при этом деформацию после стыковки компонентов, напряжение, вызванное сборкой, передачу исходных данных и компенсацию гравитационной деформации. Следовательно, отдельные детали проходят проверку, однако общая плоскостность рамы после сборки машины нарушается. Опираясь на богатый опыт проектов по созданию каркасов для КИМ, группа UNPARALLELED занимается прогнозированием гравитационной деформации заготовок, унифицированной базовой цепочкой, контролем обработки отдельных деталей, мастерством обработки поверхностей соединений, шлифовкой с компенсацией силы тяжести и проверкой постоянной температуры, а также определяет основные точки обработки для обеспечения плоскостности несущих рам из гранита из ШМ.
Риски деформаций, вызванных гравитацией, должны быть спрогнозированы на стадии заготовок. Такие компоненты, как платформы и балки больших пролетов, несут огромный собственный вес. Микродеформация возникает при свободном размещении, подъеме и сборке. Даже если отдельные детали достигают сверхвысокой плоскостности под опорой шлифовального стола, морфология плоскости изменится при установке в условиях реальной нагрузки на станок. Во время распиловки и черновой обработки заготовок должно проводиться механическое моделирование в соответствии с фактическими положениями сборки для определения точек опоры. Заготовки должны поддерживаться в имитируемых положениях нагрузки, чтобы предотвратить склонность к изгибу, вызванную собственным весом, и предотвратить смещение плоскостности, вызванное переключением положения после завершения обработки. Проверка сырья позволяет исключить камни с неравномерным распределением минералов и локальными рыхлыми зонами. Неоднородные свойства материала приводят к неравномерной деформации в разных зонах и нарушению общей плоскостности. Многоступенчатое старение проводится после черновой обработки, чтобы снять остаточное напряжение от распиливания и шлифования и избежать деформации плоскости, вызванной последующим снятием напряжения.
Полная унифицированная базовая цепочка закладывает основу для общей плоскостности рамы. Вся несущая рама состоит из нескольких собранных гранитных компонентов, включая платформу, колонны и козловую балку. Если каждая деталь обрабатывается с независимыми базами, возникнут совокупные ошибки позиционирования, которые вызовут общее искажение плоскости после сборки. Одна общая первичная точка отсчета должна быть определена на ранней стадии обработки, принимая основную опорную поверхность гранитной платформы в качестве источника трассировки для всего кадра. Нижние и верхние соединительные поверхности колонн и рабочие поверхности балок восходят к этой единой базе данных. Базовые значения не должны переключаться между процедурами чернового, получистового и тонкого шлифования во избежание накопления ошибок. Расположение отверстий под штифты и монтажные зенковки сохраняют строгое положение и перпендикулярность относительно основных базовых точек. Компоненты должны подходить естественно, без принудительного вытягивания болтов, которое может вызвать напряжение при сборке и исказить плоскостность рамы.
Раздельное шлифование контролирует плоскостность и допуски сопряжения шпоночных поверхностей. Различают функциональные рабочие поверхности и поверхности сборочных соединений при чистовой обработке. Многоступенчатая взаимная притирка применяется для измерения опорных поверхностей платформы для оптимизации плоскостности. Для верхних и нижних граней стыков колонн необходимо строго контролировать не только местную плоскостность, но и кручение деталей. Квалифицированная плоскостность в небольших локальных зонах не может гарантировать отсутствие кручения деталей. Скручивание будет накапливаться после соединения и ухудшать общую плоскостность рамы. Для поверхностей крепления направляющих балок необходимо контролировать плоскостность вместе с морфологией плоскости по пролету, чтобы предотвратить провисание под собственным весом. Сбор многоточечных данных по всей площади позволяет выявить тенденцию к скручиванию для корректирующего шлифования. Готовые отдельные детали должны проверяться в условиях моделируемой опоры сборки, а не при простом горизонтальном размещении, чтобы воспроизвести характеристики реальной плоскости напряжений.
Специальная обработка поверхностей монтажных соединений исключает потерю плоскостности из-за посадочных зазоров. Для сборки гранитного каркаса используются болтовые соединения. Локальные выступы или крошечные сколы на поверхностях соединений создают установочные зазоры. Затянутые болты могут изгибать компоненты и ухудшать плоскостность рабочей поверхности. Поверхности соединений стремятся к высокой скорости прилегания, а не к зеркальному блеску. Соответствующая притирка улучшает фактическую площадь контакта и снижает риски точечного контакта. Обрезка кромок удаляет мелкие сколы вокруг просверленных отверстий, чтобы избежать поддерживающих зазоров. Никогда не устраняйте зазоры путем чрезмерной затяжки болтов. Чрезмерная сила зажима создает внутреннее сжимающее напряжение внутри гранита. Краткосрочная квалифицированная плоскостность будет постепенно ухудшаться по мере снятия стресса.
Гравитационно-компенсированное шлифование — это специальный процесс для крупнопролетных рам КИМ, отличающийся от обычных гранитных заготовок. Провисание от собственного веса наблюдается для балок больших пролетов и платформ больших размеров. Условия опоры при шлифовании отличаются от напряженных состояний реальной сборки. Данные о плоскостях, полученные на шлифовальных столах, не могут полностью отражать плоскостность в процессе эксплуатации. Для портальных рам с большими пролетами количественное моделирование позволяет проводить компенсационное шлифование на микронном уровне для противодействия отклонению от собственного веса. Величина компенсации должна быть точно рассчитана в зависимости от размеров компонента, плотности камня и конструкции рамы машины. Чрезмерная или недостаточная компенсация приведет к выходу за пределы допустимой плоскостности. Для определения целевой морфологии необходимы итеративное измельчение и повторное измерение.
Проверка сборки с полным моделированием в антивибрационных цехах с постоянной температурой завершает проверку плоскостности. Финишное шлифование не означает окончания обработки. Вместо проверки разрозненных отдельных деталей требуется проверка полной рамы перед сборкой на заводе. Все измерения выполняются в антивибрационных цехах с постоянной температурой после достижения полного теплового баланса между заготовками и окружающей средой. Платформы, колонны и балки собираются по реальным машинным схемам без искусственной принудительной коррекции. Лазерные интерферометры и высокоточные электронные уровни сканируют плоскостность рабочих столов и поверхностей направляющих луча во всем диапазоне для регистрации морфологии плоскостей всего диапазона. Предварительная сборка обнаруживает скручивание, зазоры в соединениях и гравитационную деформацию, вызванную наложением нескольких деталей, и выполняет корректировку перед поставкой, чтобы избежать дефектов плоскостности на месте.
Для готовой продукции осуществляется защита и индивидуальная упаковка. Прецизионно отшлифованные рабочие поверхности уязвимы к ударам и царапинам. Опорные точки для подъема и транспортировки соответствуют условиям переработки. Измененные положения опор создают дополнительную нагрузку и разрушают законченную плоскостность. Специальные транспортировочные инструменты предотвращают деформацию компонентов, вызванную ударами во время доставки.
Короче говоря, общая плоскостность несущих рам из гранита CMM не является простой суммой плоскостностей отдельных частей. Проверка и старение сырья, унифицированная базовая цепочка, контроль кручения разделенных деталей, притирка поверхностей соединений, шлифование с компенсацией силы тяжести и полноценный контроль заводской предварительной сборки тесно связаны друг с другом. Только балансируя точность отдельных деталей и комбинированную морфологию собранных компонентов, а также избегая скрытых ошибок, вызванных сборочными напряжениями и гравитационными деформациями, плоскостность рамы может удовлетворить строгим метрологическим требованиям координатно-измерительных машин.