การเรียนรู้เพื่อความแม่นยำของ CMM

ส่วนใหญ่เครื่องซีเอ็มเอ็ม (เครื่องวัดพิกัด) ทำโดยส่วนประกอบหินแกรนิต.

เครื่องวัดพิกัด (CMM) เป็นอุปกรณ์วัดที่มีความยืดหยุ่นและมีบทบาทหลายอย่างในสภาพแวดล้อมการผลิต รวมถึงการใช้งานในห้องปฏิบัติการคุณภาพแบบดั้งเดิม และบทบาทล่าสุดในการสนับสนุนการผลิตโดยตรงในพื้นที่การผลิตในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงกว่า พฤติกรรมทางความร้อนของมาตราส่วนเอนโคเดอร์ CMM กลายเป็นปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาระหว่างบทบาทและการใช้งาน

ในบทความที่เพิ่งตีพิมพ์โดย Renishaw ได้อภิปรายถึงหัวข้อของเทคนิคการติดตั้งสเกลตัวเข้ารหัสแบบลอยตัวและแบบมาสเตอร์

มาตราส่วนของตัวเข้ารหัสจะแยกความร้อนออกจากพื้นผิวสำหรับติดตั้ง (แบบลอย) หรือขึ้นอยู่กับพื้นผิวสำหรับติดตั้ง (แบบมาสเตอร์) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ มาตราส่วนแบบลอยจะขยายและหดตัวตามลักษณะความร้อนของวัสดุมาตราส่วน ในขณะที่มาตราส่วนแบบมาสเตอร์จะขยายและหดตัวในอัตราเดียวกับพื้นผิวสำหรับติดตั้ง เทคนิคการติดตั้งมาตราส่วนวัดมีประโยชน์มากมายสำหรับการใช้งานการวัดต่างๆ บทความจาก Renishaw นำเสนอกรณีที่ควรใช้มาตราส่วนแบบมาสเตอร์สำหรับเครื่องจักรในห้องปฏิบัติการ

CMM ใช้เพื่อรวบรวมข้อมูลการวัดสามมิติของชิ้นส่วนที่ผ่านการกลึงด้วยความแม่นยำสูง เช่น บล็อกเครื่องยนต์และใบพัดของเครื่องยนต์เจ็ท ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการควบคุมคุณภาพ เครื่องวัดพิกัดมี 4 ประเภทหลัก ได้แก่ สะพาน คานยื่น คานประตู และแขนแนวนอน CMM แบบสะพานเป็นประเภทที่พบเห็นได้ทั่วไป ในการออกแบบสะพาน CMM แท่งแกน Z จะถูกติดตั้งบนแคร่ที่เคลื่อนไปตามสะพาน สะพานจะถูกขับเคลื่อนไปตามรางนำทางสองทางในทิศทางแกน Y มอเตอร์ขับเคลื่อนไหล่ข้างหนึ่งของสะพาน ในขณะที่ไหล่ข้างตรงข้ามนั้นโดยทั่วไปจะไม่ถูกขับเคลื่อน โครงสร้างสะพานมักจะได้รับการนำทาง/รองรับด้วยตลับลูกปืนอากาศ แท่งแกน X และแท่งแกน Z อาจขับเคลื่อนด้วยสายพาน สกรู หรือมอเตอร์เชิงเส้น CMM ได้รับการออกแบบมาเพื่อลดข้อผิดพลาดที่ไม่สามารถเกิดขึ้นซ้ำได้ เนื่องจากข้อผิดพลาดเหล่านี้ยากต่อการชดเชยในตัวควบคุม

CMM ประสิทธิภาพสูงประกอบด้วยฐานหินแกรนิตที่มีมวลความร้อนสูงและโครงสร้างแกนทรี/สะพานที่แข็งแรงพร้อมแกนเฉื่อยต่ำซึ่งติดเซ็นเซอร์ไว้เพื่อวัดคุณลักษณะของชิ้นงาน ข้อมูลที่สร้างขึ้นใช้เพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนต่างๆ เป็นไปตามค่าความคลาดเคลื่อนที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ตัวเข้ารหัสเชิงเส้นที่มีความแม่นยำสูงติดตั้งอยู่บนแกน X, Y และ Z แยกกัน ซึ่งอาจยาวได้หลายเมตรในเครื่องจักรขนาดใหญ่

CMM แบบสะพานหินแกรนิตทั่วไปที่ทำงานในห้องปรับอากาศ โดยมีอุณหภูมิเฉลี่ย 20 ±2 °C โดยอุณหภูมิห้องจะหมุนเวียนสามครั้งทุกชั่วโมง ช่วยให้หินแกรนิตที่มีมวลความร้อนสูงสามารถรักษาอุณหภูมิเฉลี่ยคงที่ที่ 20 °C ได้ ตัวเข้ารหัสสเตนเลสเชิงเส้นลอยน้ำที่ติดตั้งบนแกน CMM แต่ละแกนจะแทบไม่ขึ้นอยู่กับพื้นผิวหินแกรนิตและตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอากาศได้อย่างรวดเร็วเนื่องจากมีค่าการนำความร้อนสูงและมวลความร้อนต่ำ ซึ่งต่ำกว่ามวลความร้อนของโต๊ะหินแกรนิตอย่างมาก ซึ่งจะทำให้มาตราส่วนขยายหรือหดตัวสูงสุดเหนือแกน 3 เมตรทั่วไปที่ประมาณ 60 µm การขยายนี้อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดจำนวนมาก ซึ่งยากต่อการชดเชยเนื่องจากมีลักษณะที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา

ในกรณีนี้ เครื่องชั่งที่ควบคุมโดยเครื่องกำเนิดความร้อนเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุด เนื่องจากเครื่องชั่งที่ควบคุมโดยเครื่องกำเนิดความร้อนจะขยายตัวได้เฉพาะค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน (CTE) ของพื้นผิวหินแกรนิตเท่านั้น ดังนั้น จึงมีการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยเมื่ออุณหภูมิอากาศมีการสั่นเพียงเล็กน้อย การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในระยะยาวยังต้องพิจารณาด้วย ซึ่งจะส่งผลต่ออุณหภูมิเฉลี่ยของพื้นผิวที่มีมวลความร้อนสูง การชดเชยอุณหภูมิทำได้ง่ายมาก เนื่องจากตัวควบคุมจำเป็นต้องชดเชยพฤติกรรมทางความร้อนของเครื่องเท่านั้น โดยจะไม่พิจารณาพฤติกรรมทางความร้อนของเครื่องชั่งของตัวเข้ารหัสด้วย

โดยสรุป ระบบเข้ารหัสที่มีมาตราส่วนมาสเตอร์ซับสเตรตเป็นโซลูชันที่ยอดเยี่ยมสำหรับ CMM ที่แม่นยำที่มี CTE ต่ำ/ซับสเตรตที่มีมวลความร้อนสูง และการใช้งานอื่นๆ ที่ต้องการประสิทธิภาพการวัดระดับสูง ข้อดีของมาตราส่วนมาสเตอร์ ได้แก่ การลดความซับซ้อนของระบบชดเชยความร้อน และศักยภาพในการลดข้อผิดพลาดในการวัดที่ไม่สามารถเกิดขึ้นซ้ำได้ เนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอากาศในสภาพแวดล้อมของเครื่องจักรในพื้นที่