Защо гранитът се използва за CMM основи и прецизни измервателни машини

Машина за измерване на координати (CMM) е проектирана да измерва геометрията на прецизни компоненти с висока степен на точност и повторяемост.

Въпреки че голяма част от вниманието обикновено се фокусира върху сондата, везните, софтуера и системата за движение, структурната основа на CMM е също толкова важна.

Основата на машината и дрструктурни компонентитрябва да осигури стабилна геометрична референция за цялата измервателна система.

Това е една от причините прецизният гранит да се използва широко в основите и CMMпрецизни измервателни машини.

Гранитът съчетава няколко характеристики, които са ценни за метрологични приложения, включително стабилност на размерите, термично поведение, амортизация на вибрациите и способността да бъде прецизно шлифован и прилепен, за да се създадат стабилни еталонни повърхности.

Но защо гранитът е подходящ за CMM? Какви гранитни компоненти се използват в CMM? И какво трябва да имат предвид инженерите, когато избират основа за CMM от гранит?

Това ръководство обяснява ролята на прецизния гранит в CMM и друго прецизно измервателно оборудване.

1. Какво е CMM?

Координатната измервателна машина, известна като CMM, е система за прецизно измерване, използвана за определяне на геометричните характеристики на физически обект.

В зависимост от конфигурацията на машината CMM може да измерва характеристики като:

Дължина

ширина

Височина

Диаметър

Позиция

Прямост

Плоскост

Паралелизъм

Перпендикулярност

Профил

Геометрични връзки между елементи

CMM се използват широко в:

Прецизна обработка

Производство на автомобили

Космонавтика

Полупроводниково оборудване

електроника

Медицински изделия

Оптично производство

Проверка на инструмента

Обща метрология

Тъй като самият CMM се използва за измерване на прецизни компоненти, неговата структурна стабилност е фундаментална за качеството на резултатите от измерването.

2. Защо основата на CMM е толкова важна?

Основата на CMM осигурява структурната референция за измервателната система.

В зависимост от дизайна на машината, основата може да поддържа:

Линейни направляващи

Въздушни лагери

Везни

Колони

Мостове

Заготовки

Приспособления за измерване

Компоненти за движение

Всяка геометрична промяна в основата може потенциално да повлияе на позицията на компонентите, монтирани върху нея.

Например промени в:

Плоскост

Прямост

Паралелизъм

Перпендикулярност

Термична деформация

Структурна вибрация

може да повлияе на цялостната измервателна система.

Ето защо материалът и качеството на производство на гранитната основа CMM заслужават внимателно внимание по време на проектирането на машината.

3. Защо се използва гранит за CMM основи?

Няма една характеристика, която да прави гранита подходящ за CMM.

По-скоро това е комбинация от няколко материални и производствени характеристики.

Най-важните съображения включват:

1. Стабилност на размерите

2. Термично поведение

3. Амортизиране на вибрациите

4. Прецизна повърхностна обработка

5. Устойчивост на корозия

6. Дългосрочна геометрична стабилност

Заедно тези характеристики правят прецизния гранит подходящ за много метрологични структури.

4. Стабилност на размерите на прецизния гранит

CMM изискват стабилна геометрична референция.

Ако носещата конструкция промени формата си при нормални работни условия, измервателната система може да бъде засегната.

Прецизният гранит се използва широко, тъй като правилно подбраният и обработен гранит може да осигури стабилна структурна платформа за измервателно оборудване.

Важното е, че работата на гранитния компонент зависи не само от името на материала.

Изборът на материал, качеството на блока, геометрията на компонента, условията на напрежение, процесът на обработка и крайната проверка влияят върху крайния продукт.

Поради това професионален прецизен производител на гранит трябва да контролира целия производствен процес, вместо просто да достави парче камък.

5. Термична стабилност и точност на CMM

Температурата е критичен фактор в прецизната метрология.

Всеки материал реагира на температурни промени.

Когато структурата на машината се разширява или свива, относителните позиции на сондата, скалата, направляващия път и детайла могат да се променят.

Това е особено важно при измерване на компоненти с тесни толеранси на размерите.

Гранитът е привлекателен за CMM структури поради своите топлинни характеристики и относително ниско термично разширение в сравнение с много обичайни метални структурни материали.

Инженерите обаче трябва да избягват да третират избора на материал като единственото решение на термичната грешка.

Цялостната CMM система трябва също да вземе предвид:

Околна температура

Температурни градиенти

Загряване на машината

Температура на детайла

Контрол на околната среда

Структурна геометрия

Компенсация на измерване

Поради тази причина високопрецизните CMM инсталации често се експлоатират в контролирана метрологична среда.

6. Потискане на вибрациите в CMM приложения

CMM са системи за измерване, а не тежки машини за рязане.

Това означава, че външните вибрации могат да се превърнат в съществено съображение.

Потенциалните източници на вибрации включват:

В близост CNC машини

Двигатели

Компресори

Помпи

Фенове

Производствено оборудване

Вибрация на сградата

Трафик и промишлена дейност

Дори сравнително малки механични смущения могат да повлияят на чувствителните измервателни системи.

Гранитът има присъщи характеристики на затихване, които го правят привлекателен за приложения, чувствителни към вибрации.

Това е една от причините прецизните гранитни конструкции да се считат за:

CMM

Оптични измервателни системи

Оборудване за прецизна проверка

Проверка на полупроводници

Лазерни измервателни системи

Въздухоносни платформи

Независимо от това, ефективността на вибрациите зависи от цялата система.

Трябва да се вземат предвид дизайнът на основата, структурата на машината, монтажът, изолацията и условията на околната среда.

7. Какви гранитни компоненти се използват в CMM?

CMM не се състои непременно от една гранитна основа.

В зависимост от архитектурата на машината, прецизният гранит може да се използва за множество структурни компоненти.

Примерите включват:

Гранит CMM основа

Основата осигурява основната структурна и геометрична референция за машината.

Гранит CMM мост

Гранитният мост може да осигури стабилна структура за оста на измерване и свързаните компоненти в подходящи конструкции на CMM.

Гранитни колони

Гранитните колони могат да се използват като структурни опори в определени конфигурации на измервателни машини.

Гранитни направляващи конструкции

Прецизно обработените гранитни конструкции могат да поддържат направляващи, въздушни лагери или други компоненти за движение.

Гранитни измервателни платформи

Гранитните платформи могат да осигурят стабилни референтни повърхности за измерване и проверка.

Персонализирани гранитни компоненти

Специализираните производители на CMM може да изискват компоненти с:

Монтажни отвори

Вложки с резба

Референтни повърхности

Слотове

Вдлъбнатини

Характеристики на прецизни данни

Интегрирани интерфейси за сглобяване

Тези функции могат да бъдат включени по време на процеса на проектиране и производство в съответствие с изискванията на машината.

8. Гранитна CMM основа срещу чугунена CMM основа

Инженерите могат също така да вземат предвид чугуна, когато проектират структура на CMM.

И двата материала могат да се използват успешно в прецизни машини, но техните характеристики са различни.

Целта на това сравнение не е да се предположи, че гранитът трябва да замени чугуна във всеки CMM.

Вместо това материалът трябва да бъде избран според специфичните изисквания на машината.

За метрологични системи, където стабилността на размерите, топлинното поведение и контролът на вибрациите са важни, гранитът може да бъде особено привлекателно решение.

9. Производството на гранитна CMM основа изисква прецизна обработка

A прецизна CMM основане се произвежда просто чрез рязане на голям гранитен блок.

Производственият процес може да включва няколко етапа.

Типичен работен процес може да включва:

Избор на суровини

↓

Рязане на блокове

↓

Груба обработка

↓

Прецизно смилане

↓

Фино шлайфане / прилепване

↓

Проверка на размерите

↓

Окончателна проверка

Всеки етап допринася за крайната геометрия и качество на повърхността.

За големите гранитни компоненти производствените възможности стават особено важни.

Колкото по-голям е компонентът, толкова по-трудно може да бъде контролирането му:

Плоскост

Прямост

Паралелизъм

Перпендикулярност

Повърхностно покритие

Структурна стабилност

Ето защо широкоформатните гранитни компоненти на CMM трябва да се произвеждат от доставчици с подходящо оборудване и опит.

10. Способността за измерване е толкова важна, колкото и производствената способност

Има основен принцип в прецизното производство:

Ако не можете да измерите точно функция, не можете надеждно да я произведете според изискваната спецификация.

Този принцип е особено важен за гранитни компоненти на CMM.

Един производител може да разполага с голямо машинно оборудване, но това само по себе си не доказва, че завършеният компонент може да отговаря на необходимия толеранс.

Доставчикът трябва също да разполага с подходящо метрологично оборудване и квалифицирани процедури за проверка.

UNPARALLELED® използва оборудване за прецизно измерване от международно признати производители, включително:

Mahr

Митутойо

УАЙЛЪР

Renishaw

Измервателните възможности на компанията включват прецизни индикатори, електронни нивелири, измерване на грапавостта на повърхността и лазерна интерферометрия.

UNPARALLELED® също така заявява, че неговото измервателно оборудване се поддържа от сертификати за калибриране от квалифицирани метрологични институции, с възможност за проследяване до национални стандарти за измерване.

Следователно за клиентите, закупуващи гранитни компоненти за CMM по поръчка, възможността за проверка е важна част от оценката на доставчика.

11. Въпроси за контрол на околната среда за гранитни компоненти на CMM

Един високопрецизен гранитен компонент не може да бъде оценен независимо от околната среда.

Температурата, влажността, вибрациите и стабилността на основата могат да повлияят на прецизното измерване.

UNPARALLELED® управлява производствени и контролни зони с контролирана температура и влажност за прецизно производство.

Компанията заявява, че нейната контролирана среда включва голям прецизен цех със специално проектирана основа и мерки за контрол на вибрациите.

Отделна контролирана и чиста среда за сглобяване също се използва за сглобяване на гранитни компоненти.

Тези екологични контроли са особено подходящи за прецизни компоненти, използвани в:

CMM

Полупроводниково оборудване

Оптичен преглед

Лазерно измерване

Прецизна автоматизация

Целта е да се осигури стабилна среда, в която условията на производство и измерване могат да се контролират възможно най-последователно.

12. Защо качеството на гранита има значение

Когато избират гранитна основа за CMM, инженерите трябва да попитат какъв тип гранит всъщност се използва.

Естественият гранит не е еднороден материал.

Различните камъни могат да имат различни:

Плътност

Минерален състав

твърдост

Топлинни характеристики

Хомогенност

Структурни свойства

UNPARALLELED® използва черен гранит UNPARALLELED® за своите прецизни гранитни компоненти.

Компанията заявява, че избраният от нея гранит е с плътност приблизително 3100 kg/m³.

За взискателни метрологични приложения изборът на материал трябва да се основава на документирани характеристики на материала и изискванията на конкретното приложение.

Професионален доставчик трябва да може да обясни използвания материал и да предостави подходяща техническа информация, когато е необходимо.

13. Колко точна може да бъде гранитната CMM основа?

Отговорът зависи от конкретния компонент.

Няма единична стойност на точност, която да се прилага за всяка гранитна CMM основа.

Необходимата толерантност зависи от:

Размер на компонента

Геометрия

Гранит материал

Архитектура на машината

Приложение

Метод на измерване

Условия на околната среда

Спецификации на клиента

Важни геометрични характеристики могат да включват:

Плоскост

Прямост

Паралелизъм

Перпендикулярност

Точност на позицията

Грапавост на повърхността

Поради тази причина клиентите трябва да предоставят инженерни чертежи или подробни спецификации, когато искат оферта за персонализиран CMM гранитен компонент.

Това позволява на производителя да оцени геометрията, производствения процес и метода на проверка преди производството.

14. Приложения извън CMM

Същите характеристики, които правят гранита привлекателен за CMM структури, могат да бъдат от полза и за друго прецизно оборудване.

Полупроводниково оборудване

Гранитните компоненти могат да се използват като структурни основи и платформи за прецизно производство на полупроводници и оборудване за проверка.

Оптична проверка

Стабилните гранитни структури могат да поддържат оптични и визуално базирани системи за инспекция.

Лазерно оборудване

Прецизните лазерни системи могат да изискват стабилни структури за оптични и движещи се компоненти.

Прецизна автоматизация

Гранитните основи могат да се използват в системи за прецизно позициониране, XY маси и оборудване за линейно движение.

Метрологично оборудване

Гранитът е широко приложим за измервателни платформи, инспекционни бази и други метрологични структури.

Прецизно ЦПУ

Избрани системи за прецизна обработка могат също да използват гранитни структури, където топлинните и вибрационни характеристики са важни.

15. Как да изберем производител на гранитна CMM основа

Изборът на правилния доставчик е толкова важен, колкото изборът на правилния материал.

Преди да направите поръчка, разгледайте следните въпроси.

Производителят контролира ли суровината?

Попитайте за вида гранит, характеристиките на материала и избора на материал.

Може ли производителят да обработи необходимите размери?

Големите CMM структури изискват подходящи възможности за рязане, шлайфане и боравене.

Производителят има ли оборудване за прецизно смилане?

Производственият процес трябва да е в състояние да постигне определената геометрия.

Може ли производителят да измери готовия компонент?

Възможностите за инспекция трябва да отговарят на необходимия толеранс.

Калибрирани ли са измервателните уреди?

Калибрирането и проследимостта на измерванията са важни за международни прецизни проекти.

Може ли производителят да работи с международните стандарти?

Това може да бъде особено важно за клиенти в Европа, Северна Америка и Азия.

Може ли доставчикът да произвежда персонализирани интерфейси?

Компонентите на CMM често изискват отвори, вложки, опорни елементи и други персонализирани структури.

Може ли доставчикът да подпомогне инженерното развитие?

За оборудване по поръчка ранната комуникация между дизайнера на CMM и производителя на гранит може да предотврати производствени проблеми по-късно.

16. Защо да изберете UNPARALLELED® за CMM гранитни компоненти?

UNPARALLELED® е специализирана в прецизни гранитни компоненти и прецизни измервателни инструменти за взискателни индустриални приложения.

Неговите прецизни гранитогресни възможности включват:

CMM гранитни основи

Гранитни машинни основи

Гранитни мостове

Гранитни колони

Гранитни платформи

Гранитни направляващи конструкции

Гранитни въздушни лагери

Гранитни елементи по поръчка

Гранитни измервателни уреди

Фирмата съчетава широкоформатно производство, прецизно шлайфане, ръчно довършване и метрологичен контрол.

Производствените съоръжения са проектирани да обработват големи и тежки прецизни конструкции, докато среди с контролирана температура и влажност поддържат прецизна проверка и сглобяване.

UNPARALLELED® също има опит в обслужването на клиенти в индустрии, включително:

Метрология

Полупроводниково оборудване

Прецизна обработка

Оптичен преглед

Лазерна технология

Автоматизация

Разширено производство

За персонализирани проекти клиентите могат да предоставят чертежи, спецификации и изисквания за приложение за инженерна оценка.

17. Каква информация трябва да предоставите, когато поръчвате основа за CMM от гранит?

За персонализиран гранитен CMM компонент предоставянето на пълна техническа информация може да направи процеса на офериране и инженеринг много по-ефективен.

Препоръчителната информация включва:

Основни размери

Дължина

ширина

Височина

Обща геометрия

Изисквания за точност

Плоскост

Прямост

Паралелизъм

Перпендикулярност

Грапавост на повърхността

Интерфейси

Монтажни отвори

Отвори с резба

Вложки

Слотове

Основни характеристики

Повърхности за монтиране на водачи

Условия на работа

температура

Влажност

Очаквани натоварвания

Вибрационна среда

Условия за монтаж

Приложение

Например:

CMM
Полупроводниково оборудване
Оптичен преглед
Лазерно измерване
Прецизна автоматизация

Колкото по-пълна е инженерната информация, толкова по-точно производителят на гранит може да оцени изискванията за производство и инспекция.

18. Прецизният гранит е част от веригата за точност на CMM

Точността на CMM не идва само от един компонент.

Това е резултат от цялостната система:

Структура на машината

→

Гранитна основа

→

Направляващи пътеки

→

Система за движение

→

Везни

→

Сонда

→

Система за контрол

→

Калибриране

→

Условия на околната среда

Следователно гранитната основа е част от много по-голяма верига за точност.

Неговата роля е да осигури стабилна и надеждна структурна референция за компонентите, монтирани към него.

За взискателни метрологични приложения изборът на производител на гранитни компоненти в началото на процеса на разработка на машината може да помогне на инженерите да оптимизират структурата, интерфейсите и изискванията за проверка преди да започне производството.

Заключение: Защо гранитът остава важен в дизайна на CMM

Прецизният гранит се използва широко в CMM и прецизни измервателни машини, тъй като предлага комбинация от характеристики, които са ценни за метрологични приложения.

Те включват:

Стабилност на размерите

Благоприятни термични характеристики

Амортизиране на вибрациите

Устойчивост на корозия

Прецизна повърхностна обработка

Дългосрочна геометрична стабилност

Въпреки това, работата на гранитната CMM основа зависи от нещо повече от самия материал.

Изборът на материал, структурният дизайн, прецизната обработка, възможността за измерване, контролът на околната среда и монтажът са от значение.

Поради тази причина изборът на квалифициран прецизен производител на гранит е важна част от разработването на CMM.

Търсите персонализирана гранитна основа за CMM?

UNPARALLELED® произвежда прецизни гранитни CMM основи и персонализирани гранитни компоненти за метрология, полупроводници, оптични, лазерни и прецизни приложения за автоматизация.

Ако имате чертеж, изисквания към размерите или конкретно приложение на CMM, свържете се с нашия инженерен екип, за да обсъдим вашия проект.

UNPARALLELED® - Прецизният бизнес не може да бъде твърде взискателен.