Una macchina di misura a coordinate può essere dotata di bilance ad alta-risoluzione, sofisticata tecnologia di rilevamento e software di misurazione avanzato, ma i suoi risultati dipendono ancora dalla struttura meccanica sottostante tali sistemi. La base in granito, le guide, gli elementi del ponte, le colonne e le superfici di montaggio di precisione stabiliscono il quadro di riferimento fisico per ogni coordinata X, Y e Z nei rapporti della CMM.
Ecco perché le parti meccaniche in granito di ultra-precisione rimangono fondamentali per le CMM a ponte, le CMM a portale, i sistemi di misurazione ottica e le macchine di ispezione personalizzate. Il granito non viene utilizzato semplicemente perché è pesante. Il suo valore deriva dalla stabilità geometrica a lungo termine-, dalla risposta termica controllata, dallo smorzamento delle vibrazioni, dalle superfici lavorabili con precisione-e dalla compatibilità con gli ambienti metrologici.
Il riferimento meccanico dietro ogni misurazione
Una CMM misura la geometria di una parte spostando una sonda attraverso un sistema di coordinate definito. La sonda può toccare una superficie, eseguire scansioni continue o raccogliere dati ottici, ma la macchina deve sapere esattamente dove si trovano i suoi assi in ogni momento.
I componenti strutturali determinano se quel sistema di coordinate rimane stabile. Una base CMM supporta il pezzo e l'attrezzatura. Le guide definiscono il percorso del ponte mobile o del carrello. Colonne e travi mantengono l'ortogonalità tra gli assi. Le superfici di montaggio stabiliscono la relazione tra encoder, cuscinetti d'aria, componenti di trasmissione ed elementi di rilevamento.
La maggior parte delle CMM fisse utilizza una tavola in granito spessa, piatta e stabile. Le macchine più grandi possono anche incorporare guide direttamente nel tavolo in granito, mentre i gruppi ponte, braccio e colonna trasportano i tre assi di misurazione. Molti progetti di CMM-per scopi generici integrano quindi la struttura dell'asse Y-con un tavolo in granito invece di trattare il granito esclusivamente come supporto del pezzo.mitutoyo+1
Per i responsabili della qualità e i tecnici di laboratorio, ciò ha una conseguenza pratica: la precisione dichiarata di una CMM non può essere separata dalle condizioni dei suoi componenti strutturali di riferimento. Usura, contaminazione, livellamento inadeguato, gradienti termici, inserti danneggiati o montaggio errato possono influenzare la catena di misura.
Perché il granito è adatto alle strutture CMM
Il granito di precisione è adatto aParti meccaniche CMMperché è naturalmente denso, rigido, non-magnetico, elettricamente non-conduttivo e resistente alla corrosione. Può essere rettificato con precisione e lappato a mano-per produrre superfici di lavoro con planarità, rettilineità, parallelismo e ortogonalità controllati.
Il granito inoltre non presenta tensioni residue derivanti dalla saldatura o dalla fusione dei metalli convenzionali. Ciò non significa che una struttura in granito non si muova mai; tutti i materiali rispondono alla temperatura e al carico. Ciò significa che il materiale non subisce lo stesso comportamento di distensione-a lungo termine-che può complicare alcune strutture metalliche fabbricate o fuse.
Il comportamento termico è particolarmente importante. Una struttura di riferimento non deve reagire rapidamente a cambiamenti a breve-termine della temperatura ambiente, del movimento del personale, del calore del motore, dell'illuminazione, del flusso d'aria o dei macchinari vicini. I dati del settore collocano comunemente l'espansione termica del granito a circa 5 µm/m·K, rispetto a circa 12 µm/m·K per l'acciaio; la sua conduttività termica molto più bassa significa anche che risponde più lentamente ai cambiamenti di temperatura.reitz-natursteintechnik
Questa risposta più lenta può essere utile nelle sale di misura dove la temperatura dell'aria è controllata ma non perfettamente uniforme. Una base CMM stabile in granito riduce la probabilità che la struttura stessa diventi la fonte principale di cambiamento geometrico a breve-termine. Tuttavia, il granito può sviluppare gradienti di temperatura, soprattutto nelle strutture di grandi dimensioni. Un'adeguata climatizzazione, un posizionamento sensato della macchina, sensori termici, procedure di riscaldamento-e compensazione software rimangono necessari per un lavoro impegnativo.
Planarità, rettilineità e precisione della guida
Le prestazioni della CMM iniziano con la geometria. Una piastra di superficie in granito fornisce il punto di riferimento piatto per la parte e l'attrezzatura, mentre le guide in granito e gli elementi strutturali aiutano a mantenere l'allineamento degli assi in movimento.
Il processo di lavorazione è importante quanto la materia prima. Un componente in granito CMM viene normalmente tagliato in forma, sgrossato-lavorato, stabilizzato, rettificato di precisione e-lappato a mano. Gli inserti metallici, i fori di montaggio, i canali dell'aria, le boccole filettate e le superfici di incollaggio vengono quindi posizionati partendo da riferimenti stabiliti. Ogni passaggio deve essere controllato perché un errore nella base può essere trasferito all'allineamento della rotaia, al movimento del carrello e, in ultima analisi, alla posizione della sonda.
Il granito è compatibile con la lavorazione al diamante e la lappatura manuale, consentendo di affinare le superfici della guida fino ai requisiti di livello-micron. Questo è uno dei motivi per cui il granito viene utilizzato nei sistemi di guida CMM ad alta-precisione, dove rettilineità e planarità sono fondamentali per un movimento ripetibile degli assi.reitz-natursteintechnik
Nel nostro lavoro sugli assemblaggi di precisione del granito, il piano di ispezione finale viene solitamente discusso prima dell'inizio della produzione. Le basi CMM di grandi dimensioni spesso richiedono più di un rapporto di planarità. I clienti potrebbero aver bisogno del parallelismo tra le superfici delle guide, dell'ortogonalità tra i riferimenti verticali e orizzontali, della verifica della posizione dell'inserto o dei controlli di assemblaggio con guide metalliche incollate. Il metodo di ispezione deve corrispondere alla funzione del componente, non solo al titolo del disegno.
Vibrazioni, massa e ripetibilità della misurazione
Una CMM è sensibile alle vibrazioni derivanti dal traffico pedonale, dai sistemi di aria compressa-, dalle macchine utensili vicine, dalle apparecchiature di movimentazione e dai propri assi in movimento. La massa del granito e lo smorzamento naturale contribuiscono a creare una piattaforma meccanica più silenziosa per la misurazione.
Ciò non sostituisce una fondazione adeguata o un sistema di isolamento dalle vibrazioni-. Le macchine di misura a portale di grandi dimensioni possono richiedere strutture-montate a pavimento, mentre le macchine più piccole possono utilizzare piastre di granito con isolamento passivo o attivo. La base e il telaio di supporto devono essere selezionati durante l'installazione, perché un ottimo componente in granito non può compensare un pavimento instabile o piedini livellatori regolati in modo errato.
Il granito è vantaggioso anche in ambienti in cui l'interferenza magnetica o la corrosione possono costituire un problema. La sua natura non-magnetica e non-conduttiva può essere utile in presenza di hardware di misurazione sensibile, mentre la sua resistenza alla ruggine riduce i requisiti di manutenzione rispetto alle superfici ferrose non protette.
Dal blocco di granito all'assemblaggio CMM
Una base in granito CMM non è una generica lastra di pietra. La qualità del materiale, la geometria, il design dell'inserto, la disposizione del supporto, la sequenza di lavorazione e la procedura di ispezione devono tutti adattarsi alle condizioni operative della macchina.
Per una CMM a ponte compatta, la base può includere superfici di supporto del pezzo lappate-, inserti incorporati per dispositivi e riferimenti di guide di precisione. Una macchina a portale più grande può richiedere rotaie in granito lunghe e parallele, interfacce a pavimento, più riferimenti di assemblaggio, disposizioni per il percorso dei cavi-e giunti controllati alle strutture metalliche. I sistemi CMM ottici e a scansione possono inoltre richiedere finiture a bassa-riflettenza, passaggi dei cavi protetti e interfacce dei sensori posizionate con cura.
UNPARALLELED® produce parti meccaniche in granito CMM personalizzate, comprese basi in granito, guide, strutture di ponti, colonne e componenti di assemblaggio, in base ai disegni del cliente e ai requisiti di misurazione. L'obiettivo pratico non è quello di trattare il granito come un prodotto-a sé stante, ma di fornire una struttura di riferimento controllata che possa essere integrata con le rotaie, i cuscinetti, gli azionamenti, le bilance e gli impianti del cliente.
Selezione e specifica dei componenti in granito
Gli acquirenti di ingegneria devono definire quanto segue prima di richiedere un preventivo per le parti in granito CMM:
Dimensioni richieste, capacità di carico e layout dei punti di supporto-.
Tolleranze critiche di planarità, rettilineità, parallelismo e ortogonalità.
Posizioni dei-visi di lavoro e superfici protette-di lavoro.
Inserisci materiale, standard di filettatura, spaziatura, profondità e requisiti di estrazione.
Interfacce di guida,-cuscinetto d'aria, codificatore, sensore e-cavo.
Intervallo della temperatura operativa e condizioni della stanza-di misurazione.
Rapporto di calibrazione richiesto, tracciabilità, punti di accettazione e metodo di imballaggio.
La migliore struttura in granito della CMM è quella specificata come parte del budget di precisione totale della macchina. Quando il materiale, la geometria, le interfacce e i criteri di ispezione sono allineati con l'applicazione, le parti meccaniche in granito ultra-precise forniscono la base stabile necessaria per una misurazione affidabile delle coordinate.