การเรียนรู้เพื่อความแม่นยำของ CMM

ส่วนใหญ่เครื่องซีเอ็มเอ็ม (เครื่องวัดพิกัด) ทำโดยส่วนประกอบหินแกรนิต.

เครื่องวัดพิกัด (CMM) เป็นอุปกรณ์วัดที่มีความยืดหยุ่นและมีบทบาทมากมายในสภาพแวดล้อมการผลิต รวมถึงการใช้ในห้องปฏิบัติการคุณภาพแบบดั้งเดิม และบทบาทล่าสุดในการสนับสนุนการผลิตโดยตรงในโรงงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงกว่า พฤติกรรมทางความร้อนของสเกลเอนโคเดอร์ CMM กลายเป็นปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาระหว่างบทบาทและการใช้งาน

ในบทความที่เพิ่งตีพิมพ์โดย Renishaw ได้มีการหารือถึงหัวข้อของเทคนิคการติดตั้งสเกลตัวเข้ารหัสแบบลอยตัวและแบบมาสเตอร์

สเกลเอนโคเดอร์มีอิสระทางความร้อนจากวัสดุรองรับ (แบบลอยตัว) หรือขึ้นอยู่กับวัสดุรองรับ (แบบมาสเตอร์) อย่างแท้จริง สเกลลอยตัวจะขยายและหดตัวตามคุณสมบัติทางความร้อนของวัสดุรองรับ ในขณะที่สเกลแบบมาสเตอร์จะขยายและหดตัวในอัตราเดียวกับวัสดุรองรับ เทคนิคการติดตั้งสเกลวัดมีประโยชน์มากมายสำหรับการใช้งานด้านการวัดที่หลากหลาย บทความจาก Renishaw นำเสนอกรณีที่สเกลแบบมาสเตอร์อาจเป็นโซลูชันที่ได้รับความนิยมสำหรับเครื่องจักรในห้องปฏิบัติการ

CMM ใช้เพื่อเก็บข้อมูลการวัดสามมิติบนชิ้นส่วนที่ผ่านการกลึงด้วยความแม่นยำสูง เช่น เสื้อเครื่องยนต์และใบพัดเครื่องยนต์เจ็ท ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการควบคุมคุณภาพ เครื่องวัดพิกัดมีสี่ประเภทพื้นฐาน ได้แก่ สะพาน, คานยื่น, คานแกนทรี และแขนแนวนอน CMM แบบสะพานเป็นที่นิยมมากที่สุด ในการออกแบบสะพาน CMM จะใช้ควิลล์แกน Z ติดตั้งอยู่บนแคร่ที่เคลื่อนที่ไปตามสะพาน สะพานจะถูกขับเคลื่อนไปตามรางนำสองทางในทิศทางแกน Y มอเตอร์ขับเคลื่อนไหล่ข้างหนึ่งของสะพาน ในขณะที่ไหล่ข้างตรงข้ามมักจะไม่ได้ถูกขับเคลื่อน โครงสร้างสะพานโดยทั่วไปจะถูกนำทาง/รองรับด้วยตลับลูกปืนแอโรสแตติก แคร่ (แกน X) และควิลล์ (แกน Z) อาจขับเคลื่อนด้วยสายพาน สกรู หรือมอเตอร์เชิงเส้น CMM ได้รับการออกแบบมาเพื่อลดความผิดพลาดที่ไม่สามารถเกิดขึ้นซ้ำได้ เนื่องจากความผิดพลาดเหล่านี้ยากที่จะชดเชยในตัวควบคุม

CMM ประสิทธิภาพสูงประกอบด้วยฐานหินแกรนิตที่มีมวลความร้อนสูงและโครงสร้างแกนทรี/สะพานที่แข็งแรง พร้อมควิลล์ความเฉื่อยต่ำซึ่งติดตั้งเซ็นเซอร์เพื่อวัดคุณสมบัติของชิ้นงาน ข้อมูลที่สร้างขึ้นจะถูกนำมาใช้เพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนเป็นไปตามค่าความคลาดเคลื่อนที่กำหนดไว้ล่วงหน้า เอ็นโค้ดเดอร์เชิงเส้นความแม่นยำสูงถูกติดตั้งบนแกน X, Y และ Z แยกต่างหาก ซึ่งอาจมีความยาวหลายเมตรในเครื่องจักรขนาดใหญ่

เครื่อง CMM แบบสะพานหินแกรนิตทั่วไปที่ทำงานในห้องปรับอากาศ อุณหภูมิเฉลี่ย 20 ± 2 องศาเซลเซียส ซึ่งอุณหภูมิห้องจะหมุนเวียนสามครั้งทุกชั่วโมง ช่วยให้หินแกรนิตที่มีมวลความร้อนสูงสามารถรักษาอุณหภูมิเฉลี่ยให้คงที่ที่ 20 องศาเซลเซียสได้ ตัวเข้ารหัสเชิงเส้นสแตนเลสแบบลอยตัวที่ติดตั้งบนแกน CMM แต่ละแกนจะแทบไม่ขึ้นอยู่กับพื้นผิวของหินแกรนิต และตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอากาศได้อย่างรวดเร็ว เนื่องจากมีค่าการนำความร้อนสูงและมวลความร้อนต่ำ ซึ่งต่ำกว่ามวลความร้อนของหินแกรนิตอย่างมาก ซึ่งจะทำให้สเกลขยายหรือหดตัวสูงสุดเหนือแกน 3 เมตรทั่วไป ประมาณ 60 ไมโครเมตร การขยายตัวนี้อาจทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนในการวัดจำนวนมาก ซึ่งยากต่อการชดเชยเนื่องจากลักษณะการเปลี่ยนแปลงตามเวลา

ในกรณีนี้ เครื่องชั่งแบบมาสเตอร์ของซับสเตรตเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุด เนื่องจากเครื่องชั่งแบบมาสเตอร์จะขยายตัวตามค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) ของซับสเตรตแกรนิตเท่านั้น ดังนั้นจึงมีการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยเมื่ออุณหภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในระยะยาวยังต้องพิจารณาด้วย ซึ่งจะส่งผลต่ออุณหภูมิเฉลี่ยของซับสเตรตที่มีมวลความร้อนสูง การชดเชยอุณหภูมิทำได้ง่าย เนื่องจากตัวควบคุมจำเป็นต้องชดเชยพฤติกรรมทางความร้อนของเครื่องจักรเท่านั้น โดยไม่พิจารณาพฤติกรรมทางความร้อนของสเกลเอนโคเดอร์ด้วย

โดยสรุป ระบบเอนโคเดอร์ที่มีสเกลมาสเตอร์ซับสเตรตเป็นโซลูชันที่ยอดเยี่ยมสำหรับเครื่องวัดความเที่ยงตรงเชิงตัวเลข (CMM) ที่มี CTE ต่ำ/ซับสเตรตมวลความร้อนสูง และการใช้งานอื่นๆ ที่ต้องการประสิทธิภาพการวัดระดับสูง ข้อดีของสเกลมาสเตอร์ ได้แก่ การลดความซับซ้อนของระบบชดเชยความร้อน และศักยภาพในการลดข้อผิดพลาดในการวัดที่ไม่สามารถทำซ้ำได้ อันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอากาศในสภาพแวดล้อมของเครื่องจักร