Координатно-измерительная машина может иметь шкалы с высоким-разрешением, сложную технологию измерения и передовое программное обеспечение для измерений, однако ее результаты по-прежнему зависят от механической конструкции, лежащей в основе этих систем. Гранитное основание, направляющие, элементы моста, колонны и прецизионные монтажные поверхности устанавливают физическую систему отсчета для каждой координаты X, Y и Z в отчетах CMM.
Вот почему сверхточные-механические детали из гранита по-прежнему занимают центральное место в мостовых и портальных КИМ, оптических измерительных системах и нестандартных контрольно-измерительных машинах. Гранит не используется просто потому, что он тяжелый. Его ценность заключается в долговременной-геометрической стабильности, контролируемой термической реакции, демпфировании вибраций, прецизионных-обрабатываемых поверхностях и совместимости с метрологическими условиями.
Механика, лежащая в основе каждого измерения
КИМ измеряет геометрию детали, перемещая датчик через определенную систему координат. Зонд может касаться поверхности, непрерывно сканировать или собирать оптические данные, но машина должна точно знать, где в каждый момент находятся ее оси.
Структурные компоненты определяют, останется ли эта система координат стабильной. Основание КИМ поддерживает заготовку и приспособление. Направляющие определяют путь движения движущегося моста или каретки. Колонны и балки сохраняют прямоугольность между осями. Монтажные поверхности устанавливают связь между энкодерами, воздушными подшипниками, компонентами привода и чувствительными элементами.
В большинстве стационарных КИМ используется толстый, плоский и устойчивый гранитный стол. Более крупные машины могут также включать направляющие непосредственно в гранитный стол, в то время как мост, рычаг и пиноль в сборе несут три оси измерения. Поэтому многие конструкции КИМ общего-назначения объединяют свою структуру оси Y-с гранитным столом, а не рассматривают гранит исключительно как опору заготовки.mitutoyo+1
Для менеджеров по качеству и лаборантов это имеет практические последствия: заявленная точность КИМ не может быть отделена от состояния ее структурных эталонных компонентов. Износ, загрязнение, плохое выравнивание, температурные градиенты, поврежденные вставки или неправильный монтаж — все это может повлиять на измерительную цепочку.
Почему гранит подходит для конструкций из ШМ
Прецизионный гранит хорошо подходит дляМеханические детали КИМпотому что он по своей природе плотный, жесткий, не-магнитный, электрически не-проводящий и устойчивый к коррозии. Его можно прецизионно отшлифовать и-полировать вручную для получения рабочих поверхностей с контролируемой плоскостностью, прямолинейностью, параллельностью и прямоугольностью.
Гранит также не имеет остаточных напряжений от сварки или обычного литья металлов. Это не означает, что гранитная конструкция никогда не движется; все материалы реагируют на температуру и нагрузку. Это означает, что материал не испытывает такого долговременного-снимания напряжения-, которое может усложнить некоторые изготовленные или отлитые металлические конструкции.
Термическое поведение особенно важно. Эталонная конструкция не должна быстро реагировать на кратковременные-изменения температуры окружающей среды, движения персонала, нагрева двигателя, освещения, потока воздуха или находящегося поблизости оборудования. По отраслевым данным тепловое расширение гранита обычно составляет примерно 5 мкм/м·К по сравнению с примерно 12 мкм/м·К для стали; его гораздо более низкая теплопроводность также означает, что он медленнее реагирует на изменения температуры.reitz-natursteintechnik
Этот более медленный отклик может быть полезен в измерительных помещениях, где температура воздуха контролируется, но не является идеально однородной. Устойчивое гранитное основание из ШМ снижает вероятность того, что сама конструкция станет доминирующим источником краткосрочных-геометрических изменений. Тем не менее, гранит может создавать температурные градиенты, особенно в крупных конструкциях. Для выполнения сложных работ по-прежнему необходимы правильное кондиционирование воздуха, разумное размещение оборудования, термодатчики, процедуры-прогрева и компенсация программного обеспечения.
Плоскостность, прямолинейность и точность направляющих
Производительность КИМ начинается с геометрии. Гранитная поверхностная пластина обеспечивает плоскую опору для детали и приспособления, а гранитные направляющие и элементы конструкции помогают поддерживать выравнивание движущихся осей.
Процесс обработки так же важен, как и сырье. Гранитный компонент из ШМ обычно разрезается по заданной форме, подвергается грубой-механической обработке, стабилизируется, прецизионно шлифуется и-притирается вручную. Затем металлические вставки, монтажные отверстия, воздушные каналы, резьбовые втулки и поверхности склеивания располагаются на основе установленных базовых точек. Каждый шаг необходимо контролировать, поскольку ошибка в основании может повлиять на выравнивание рельсов, движение каретки и, в конечном итоге, на положение датчика.
Гранит совместим с алмазной обработкой и ручной притиркой, что позволяет доводить направляющие поверхности до микронного-уровня требований. Это одна из причин, по которой гранит используется в высокоточных направляющих системах КИМ, где прямолинейность и плоскостность имеют основополагающее значение для повторяемости перемещения осей.reitz-natursteintechnik
В нашей работе над прецизионными сборками гранита окончательный план проверки обычно обсуждается до начала производства. Для больших баз ШМ часто требуется нечто большее, чем просто отчет о плоскостности. Заказчикам может потребоваться параллельность поверхностей направляющих, прямоугольность между вертикальными и горизонтальными базами, проверка местоположения вставки или проверка сборки с приклеенными металлическими рельсами. Метод проверки должен соответствовать функции компонента, а не только названию чертежа.
Вибрация, масса и повторяемость измерений
КИМ чувствительна к вибрации от пешеходов, систем сжатого-воздуха, близлежащих станков, погрузочно-разгрузочного оборудования и собственных движущихся осей. Масса гранита и естественное демпфирование помогают создать более тихую механическую платформу для измерений.
Это не заменяет соответствующий фундамент или систему виброизоляции-. Для больших портальных КИМ могут потребоваться конструкции, монтируемые на полу-, тогда как для машин меньшего размера могут использоваться гранитные плиты с пассивной или активной изоляцией. Основание и опорную раму необходимо выбрать в рамках установки, поскольку превосходный гранитный компонент не может компенсировать неустойчивый пол или неправильно отрегулированные регулировочные ножки.
Гранит также выгоден в условиях, когда магнитные помехи или коррозия могут быть проблемой. Его не-магнитная и не-проводящая природа может оказаться полезной при работе с чувствительным измерительным оборудованием, а его устойчивость к ржавчине снижает требования к техническому обслуживанию по сравнению с незащищенными железными поверхностями.
От гранитного блока до сборки КИМ
Гранитное основание ШМ – это не обычная каменная плита. Качество материала, геометрия, конструкция пластины, расположение опор, последовательность обработки и процедура проверки должны соответствовать условиям эксплуатации станка.
Для компактной мостовой КИМ основание может включать в себя притертые опорные поверхности детали-, встроенные вставки для приспособлений и прецизионные опорные направляющие. Для более крупной портальной машины могут потребоваться длинные параллельные гранитные рельсы, соединения с полом, несколько опорных точек сборки, средства прокладки-кабелей и контролируемые соединения с металлическими конструкциями. Для оптических и сканирующих систем КИМ могут дополнительно потребоваться покрытия с низкой-отражательной способностью, защищенные кабельные проходы и тщательно расположенные интерфейсы датчиков.
UNPARALLELED® производит механические детали из гранита CMM по индивидуальному заказу, включая гранитные основания, направляющие, мостовые конструкции, колонны и сборочные компоненты, на основе чертежей заказчика и требований к размерам. Практическая задача состоит не в том, чтобы рассматривать гранит как-самостоятельный продукт, а в том, чтобы создать контролируемую эталонную структуру, которую можно интегрировать с рельсами, подшипниками, приводами, весами и приспособлениями заказчика.
Выбор и определение гранитных компонентов
Прежде чем запросить расценки на гранитные детали из ШМ, закупщики инженерных услуг должны определить следующее:
Требуемые размеры, грузоподъемность и расположение-точек опоры.
Критические допуски на плоскостность, прямолинейность, параллельность и прямоугольность.
Рабочие-места лиц и защищенные не-рабочие поверхности.
Материал вставки, стандарт резьбы, расстояние, глубина и требования к-вытягиванию.
Интерфейсы прокладки рельсов, воздушных-подшипников, энкодеров, датчиков и кабелей-.
Диапазон рабочих температур и условия измерения-в помещении.
Требуемый отчет о калибровке, отслеживаемость, точки приемки и метод упаковки.
Лучшая структура гранита ШМ указана как часть бюджета полной точности машины. Когда материал, геометрия, интерфейсы и критерии проверки соответствуют условиям применения, сверхточные механические детали из гранита обеспечивают стабильную основу, необходимую для надежного измерения координат.