معظمهمآلات قياس الطول الموجي (آلات قياس الإحداثيات) يتم تصنيعها بواسطةمكونات الجرانيت.
آلات القياس الإحداثية (CMM) هي أجهزة قياس مرنة، وقد تطورت أدوارها في بيئة التصنيع، بما في ذلك استخدامها في مختبرات الجودة التقليدية، ودورها الأحدث في دعم الإنتاج مباشرةً في بيئة التصنيع في بيئات أكثر قسوة. ويُعدّ السلوك الحراري لمقاييس ترميز CMM عاملاً مهمًا في تحديد أدوارها وتطبيقاتها.
في مقال نُشر مؤخرًا بواسطة Renishaw، تمت مناقشة موضوع تقنيات تركيب مقياس التشفير العائم والمتقن.
مقاييس الترميز إما مستقلة حرارياً عن ركيزة تركيبها (عائمة) أو معتمدة حرارياً على الركيزة (مُتقنة). يتمدد الميزان العائم وينكمش وفقاً للخصائص الحرارية لمادة الميزان، بينما يتمدد الميزان المُتقن وينكمش بنفس معدل تمدد الركيزة الأساسية. توفر تقنيات تركيب مقاييس القياس فوائد متنوعة لتطبيقات القياس المختلفة: يعرض مقال من رينيشو حالة قد يكون فيها الميزان المُتقن الحل الأمثل لأجهزة المختبرات.
تُستخدم آلات قياس الإحداثيات (CMMs) لالتقاط بيانات قياس ثلاثية الأبعاد على مكونات آلية عالية الدقة، مثل كتل المحرك وشفرات المحرك النفاث، كجزء من عملية مراقبة الجودة. هناك أربعة أنواع أساسية من آلات قياس الإحداثيات: الجسر، والذراع الكابولي، والجسر، والذراع الأفقي. آلات قياس الإحداثيات من نوع الجسر هي الأكثر شيوعًا. في تصميم جسر آلة قياس الإحداثيات، يتم تثبيت ريشة المحور Z على عربة تتحرك على طول الجسر. يتم تحريك الجسر على طول مسارين توجيهيين في اتجاه المحور Y. يقود محرك أحد كتفي الجسر، بينما يكون الكتف المقابل غير مدفوع تقليديًا: يتم توجيه هيكل الجسر / دعمه عادةً على محامل هوائية. يمكن تشغيل العربة (المحور X) والريشة (المحور Z) بواسطة حزام أو برغي أو محرك خطي. تم تصميم آلات قياس الإحداثيات لتقليل الأخطاء غير القابلة للتكرار حيث يصعب تعويضها في وحدة التحكم.
تتكون آلات قياس الإحداثيات عالية الأداء من طبقة جرانيتية عالية الكتلة الحرارية، وهيكل جسر/قنطرة صلب، مزود بريشة منخفضة القصور الذاتي، مُثبّت عليها مستشعر لقياس خصائص قطعة العمل. تُستخدم البيانات المُولّدة لضمان استيفاء القطع للتفاوتات المحددة مسبقًا. تُركّب مُشفّرات خطية عالية الدقة على محاور X وY وZ المنفصلة، والتي قد يصل طولها إلى أمتار عديدة في الآلات الأكبر حجمًا.
آلة قياس ثلاثية الأبعاد نموذجية من نوع جسر الجرانيت، تعمل في غرفة مكيفة، بمتوسط درجة حرارة 20 ± 2 درجة مئوية، حيث تتغير درجة حرارة الغرفة ثلاث مرات كل ساعة، مما يسمح للجرانيت ذي الكتلة الحرارية العالية بالحفاظ على متوسط درجة حرارة ثابت عند 20 درجة مئوية. سيكون مُشفِّر خطي عائم من الفولاذ المقاوم للصدأ مُركَّب على كل محور من محاور آلة قياس ثلاثية الأبعاد مستقلاً إلى حد كبير عن ركيزة الجرانيت، ويستجيب بسرعة لتغيرات درجة حرارة الهواء بفضل موصليته الحرارية العالية وكتلته الحرارية المنخفضة، والتي تقل بكثير عن الكتلة الحرارية لطاولة الجرانيت. سيؤدي هذا إلى أقصى تمدد أو انكماش للمقياس على محور نموذجي طوله 3 أمتار، يبلغ حوالي 60 ميكرومتر. يمكن أن يُنتج هذا التمدد خطأ قياس كبيرًا يصعب تعويضه نظرًا لطبيعته المتغيرة مع الزمن.
يُعدّ المقياس المُتقن للركيزة الخيار الأمثل في هذه الحالة: فهو يتمدد فقط مع معامل التمدد الحراري (CTE) لركيزة الجرانيت، وبالتالي يُظهر تغيرًا طفيفًا استجابةً للتذبذبات الطفيفة في درجة حرارة الهواء. مع ذلك، يجب مراعاة التغيرات طويلة المدى في درجة الحرارة، والتي ستؤثر على متوسط درجة حرارة ركيزة ذات كتلة حرارية عالية. يُعدّ تعويض درجة الحرارة أمرًا بسيطًا، حيث لا يحتاج جهاز التحكم إلا إلى تعويض السلوك الحراري للآلة دون مراعاة السلوك الحراري لمقياس المُشفّر.
باختصار، تُعد أنظمة التشفير ذات المقاييس المُتقنة للركيزة حلاً ممتازًا لآلات قياس الإحداثيات الدقيقة ذات ركائز ذات معامل تمدد حراري منخفض/كتلة حرارية عالية، وللتطبيقات الأخرى التي تتطلب مستويات عالية من أداء القياس. تشمل مزايا المقاييس المُتقنة تبسيط أنظمة التعويض الحراري وإمكانية تقليل أخطاء القياس غير المتكررة الناتجة، على سبيل المثال، عن تغيرات درجة حرارة الهواء في بيئة الآلة المحلية.
وقت النشر: ٢٥ ديسمبر ٢٠٢١