Uma máquina de medição por coordenadas pode ter escalas de alta-resolução, tecnologia de medição sofisticada e software de medição avançado, mas seus resultados ainda dependem da estrutura mecânica abaixo desses sistemas. A base de granito, guias, membros da ponte, colunas e superfícies de montagem de precisão estabelecem a estrutura de referência física para cada coordenada X, Y e Z dos relatórios CMM.
É por isso que as peças mecânicas de granito de ultra{0}}precisão continuam sendo fundamentais para pontes CMMs, CMMs de pórtico, sistemas de medição óptica e máquinas de inspeção personalizadas. O granito não é usado simplesmente porque é pesado. Seu valor vem da estabilidade geométrica-de longo prazo, da resposta térmica controlada, do amortecimento de vibrações, das superfícies usináveis-de precisão e da compatibilidade com ambientes de metrologia.
A referência mecânica por trás de cada medição
Um CMM mede a geometria de uma peça movendo uma sonda através de um sistema de coordenadas definido. A sonda pode tocar uma superfície, varrer continuamente ou coletar dados ópticos, mas a máquina deve saber exatamente onde estão seus eixos a cada momento.
Os componentes estruturais determinam se esse sistema de coordenadas permanece estável. Uma base CMM suporta a peça de trabalho e o acessório. As guias definem o caminho de deslocamento da ponte ou carro móvel. Pilares e vigas mantêm a quadratura entre os eixos. As superfícies de montagem estabelecem a relação entre codificadores, rolamentos pneumáticos, componentes de acionamento e elementos sensores.
A maioria dos CMMs fixos usa uma mesa de granito espessa, plana e estável. Máquinas maiores também podem incorporar guias diretamente na mesa de granito, enquanto os conjuntos de ponte, braço e pena carregam os três eixos de medição. Portanto, muitos projetos-de CMM de uso geral integram sua estrutura do eixo-Y com uma mesa de granito, em vez de tratar o granito apenas como um suporte de peça de trabalho.mitutoyo+1
Para gerentes de qualidade e técnicos de laboratório, isso tem uma consequência prática: a precisão declarada de um CMM não pode ser separada da condição de seus componentes estruturais de referência. Desgaste, contaminação, nivelamento deficiente, gradientes térmicos, insertos danificados ou montagem incorreta podem influenciar a cadeia de medição.
Por que o granito se adapta às estruturas CMM
O granito de precisão é adequado paraPeças mecânicas CMMporque é naturalmente denso, rígido, não{0}}magnético, eletricamente não{1}}condutor e resistente à corrosão. Ele pode ser retificado com precisão e{3}}polido manualmente para produzir superfícies de trabalho com planicidade, retidão, paralelismo e esquadria controlados.
O granito também não apresenta tensões residuais de soldagem ou fundição de metal convencional. Isso não significa que uma estrutura de granito nunca se mova; todos os materiais respondem à temperatura e à carga. Isso significa que o material não sofre o mesmo comportamento de alívio de tensões-de longo prazo que pode complicar algumas estruturas metálicas fabricadas ou fundidas.
O comportamento térmico é particularmente importante. Uma estrutura de referência não deve reagir rapidamente a mudanças-de curto prazo na temperatura ambiente, movimento de pessoal, aquecimento do motor, iluminação, fluxo de ar ou máquinas próximas. Os dados da indústria normalmente colocam a expansão térmica do granito em aproximadamente 5 µm/m·K, em comparação com cerca de 12 µm/m·K para o aço; sua condutividade térmica muito mais baixa também significa que ele responde mais lentamente às mudanças de temperatura.reitz-natursteintechnik
Essa resposta mais lenta pode ser valiosa em salas de medição onde a temperatura do ar é controlada, mas não perfeitamente uniforme. Uma base CMM de granito estável reduz a probabilidade de que a própria estrutura se torne a fonte dominante de mudanças geométricas de curto-prazo. Ainda assim, o granito pode desenvolver gradientes de temperatura, especialmente em grandes estruturas. O ar condicionado adequado, o posicionamento adequado da máquina, os sensores térmicos, os procedimentos-de aquecimento e a compensação de software continuam sendo necessários para trabalhos exigentes.
Planicidade, retidão e precisão da guia
O desempenho da CMM começa com a geometria. Uma placa de superfície de granito fornece a referência de suporte plana para a peça e o acessório, enquanto guias de granito e membros estruturais ajudam a manter o alinhamento dos eixos móveis.
O processo de usinagem é tão importante quanto a matéria-prima. Um componente de granito CMM normalmente é cortado sob medida, usinado em desbaste,-usinado, estabilizado, retificado com precisão e lapidado-manualmente. Inserções metálicas, furos de montagem, canais de ar, buchas roscadas e superfícies de ligação são então posicionados a partir de referências estabelecidas. Cada etapa deve ser controlada porque um erro na base pode ser transferido para o alinhamento do trilho, o movimento do carro e, por fim, a posição do apalpador.
O granito é compatível com usinagem de diamante e lapidação manual, permitindo que as superfícies guia sejam refinadas para requisitos de nível-mícron. Esse é um dos motivos pelos quais o granito é usado em sistemas de guia CMM de alta-precisão, onde a retilineidade e o nivelamento são fundamentais para o movimento repetível do eixo.reitz-natursteintechnik
Em nosso trabalho em montagens de granito de precisão, o plano de inspeção final geralmente é discutido antes do início da produção. Grandes bases de CMM geralmente exigem mais do que um relatório de planicidade. Os clientes podem precisar de paralelismo entre superfícies de guias, esquadria entre pontos de referência verticais e horizontais, verificação de localização de insertos ou verificações de montagem com trilhos metálicos colados. O método de inspeção deve corresponder à função do componente e não apenas ao título do desenho.
Vibração, massa e repetibilidade de medição
Um CMM é sensível à vibração do tráfego de pedestres, sistemas de ar-comprimido, máquinas-ferramentas próximas, equipamentos de manuseio e seus próprios eixos móveis. A massa e o amortecimento natural do granito ajudam a criar uma plataforma mecânica mais silenciosa para medição.
Isso não substitui uma fundação adequada ou um sistema de isolamento-de vibração. CMMs de pórtico grandes podem exigir estruturas montadas-no piso, enquanto máquinas menores podem usar placas de granito com isolamento passivo ou ativo. A base e a estrutura de suporte devem ser selecionadas como parte da instalação, pois um excelente componente de granito não consegue compensar um piso instável ou pés niveladores mal ajustados.
O granito também é vantajoso em ambientes onde a interferência magnética ou a corrosão podem ser uma preocupação. Sua natureza não-magnética e não{2}}condutiva pode ser útil em hardwares de medição sensíveis, enquanto sua resistência à ferrugem reduz os requisitos de manutenção em comparação com superfícies ferrosas desprotegidas.
Do bloco de granito à montagem CMM
Uma base de granito CMM não é uma laje de pedra genérica. A qualidade do material, a geometria, o design da pastilha, o layout do suporte, a sequência de usinagem e o procedimento de inspeção devem se adequar às condições operacionais da máquina.
Para uma CMM de ponte compacta, a base pode incluir superfícies de suporte-da peça de trabalho lapidada, inserções incorporadas para acessórios e referências de guia de precisão. Uma máquina de pórtico maior pode exigir trilhos de granito longos e paralelos, interfaces de piso, vários pontos de referência de montagem, provisões para roteamento de-cabos e juntas controladas em estruturas metálicas. Os sistemas CMM ópticos e de varredura podem exigir ainda acabamentos de baixa{4}refletividade, passagens de cabos protegidas e interfaces de sensores cuidadosamente posicionadas.
UNPARALLELED® fabrica peças mecânicas de granito CMM personalizadas, incluindo bases de granito, guias, estruturas de pontes, colunas e componentes de montagem, com base em desenhos do cliente e requisitos de medição. O foco prático não é tratar o granito como um produto-independente, mas fornecer uma estrutura de referência controlada que possa ser integrada aos trilhos, rolamentos, acionamentos, balanças e acessórios do cliente.
Selecionando e Especificando Componentes de Granito
Os compradores de engenharia devem definir o seguinte antes de solicitar um orçamento para peças de granito CMM:
Dimensões necessárias, capacidade de carga e layout-do ponto de suporte.
Tolerâncias críticas de planicidade, retilineidade, paralelismo e esquadria.
Locais-de trabalho e superfícies não-de trabalho protegidas.
Material de inserção, padrão de rosca, espaçamento, profundidade e{0}}requisitos de extração.
Interfaces de roteamento de trilhos,-rolamentos aéreos, codificadores, sensores e cabos-.
Faixa de temperatura operacional e condições-de medição do ambiente.
Relatório de calibração necessário, rastreabilidade, pontos de aceitação e método de embalagem.
A melhor estrutura de granito CMM é aquela especificada como parte do orçamento de precisão total da máquina. Quando o material, a geometria, as interfaces e os critérios de inspeção estão alinhados com a aplicação, as peças mecânicas de granito de ultra{1}precisão fornecem a base estável que a medição de coordenadas confiável exige.