هل تختار الألومنيوم أم الجرانيت أم السيراميك لماكينة قياس الإحداثيات ثلاثية الأبعاد؟

مواد بناء مستقرة حراريًا. تأكد من أن العناصر الأساسية لهيكل الماكينة مصنوعة من مواد أقل تأثرًا بتغيرات درجة الحرارة. ضع في اعتبارك الجسر (محور X للماكينة)، ودعامات الجسر، وقضيب التوجيه (محور Y للماكينة)، والمحامل، وقضيب محور Z للماكينة. تؤثر هذه الأجزاء بشكل مباشر على دقة قياسات الماكينة وحركاتها، وتشكل المكونات الأساسية لآلة قياس الإحداثيات ثلاثية الأبعاد (CMM).

تُصنّع العديد من الشركات هذه المكونات من الألومنيوم نظرًا لخفة وزنه وسهولة تشكيله وتكلفته المنخفضة نسبيًا. مع ذلك، تُعدّ مواد مثل الجرانيت أو السيراميك أفضل بكثير لآلات قياس الإحداثيات ثلاثية الأبعاد (CMM) نظرًا لثباتها الحراري. فضلًا عن أن الألومنيوم يتمدد بنحو أربعة أضعاف الجرانيت، يتميز الجرانيت بقدرة فائقة على امتصاص الاهتزازات، كما يُوفّر سطحًا أملسًا ممتازًا لحركة المحامل. في الواقع، ظلّ الجرانيت المعيار المُعتمد على نطاق واسع للقياس لسنوات.

لكن بالنسبة لأجهزة قياس الإحداثيات ثلاثية الأبعاد (CMM)، يُمثل الجرانيت عيبًا واحدًا، ألا وهو ثقله. وتكمن المعضلة في إمكانية تحريك جهاز قياس الإحداثيات الجرانيتي على محاوره لأخذ القياسات، سواء يدويًا أو آليًا. وقد وجدت إحدى الشركات، وهي شركة LS Starrett، حلًا مبتكرًا لهذه المشكلة: تقنية الجرانيت المجوف.

تعتمد هذه التقنية على ألواح وعوارض من الجرانيت الصلب، تُصنّع وتُجمّع لتشكيل عناصر هيكلية مجوفة. تتميز هذه الهياكل المجوفة بخفة وزنها، إذ تُشبه في وزنها الألومنيوم، مع احتفاظها بالخصائص الحرارية المميزة للجرانيت. تستخدم شركة ستاريت هذه التقنية في كلٍ من الجسر ودعاماته. وبالمثل، تستخدم الشركة السيراميك المجوف في بناء الجسور على أكبر آلات قياس الإحداثيات ثلاثية الأبعاد (CMM) عندما يكون استخدام الجرانيت المجوف غير عملي.

المحامل. تخلّت جميع شركات تصنيع آلات القياس الإحداثية تقريبًا عن أنظمة المحامل الأسطوانية القديمة، واختارت أنظمة المحامل الهوائية المتطورة للغاية. لا تتطلب هذه الأنظمة أي تلامس بين المحمل وسطحه أثناء الاستخدام، مما يؤدي إلى انعدام التآكل. إضافةً إلى ذلك، لا تحتوي المحامل الهوائية على أجزاء متحركة، وبالتالي لا تُصدر أي ضوضاء أو اهتزازات.

مع ذلك، تتميز المحامل الهوائية باختلافاتها الجوهرية. يُفضل البحث عن نظام يستخدم الجرافيت المسامي كمادة للمحمل بدلاً من الألومنيوم. يسمح الجرافيت في هذه المحامل بمرور الهواء المضغوط مباشرةً عبر المسامية الطبيعية الموجودة فيه، مما ينتج عنه طبقة هواء موزعة بانتظام على سطح المحمل. كما أن طبقة الهواء التي ينتجها هذا المحمل رقيقة للغاية، حوالي 0.0002 بوصة. أما محامل الألومنيوم التقليدية ذات الفتحات، فعادةً ما تحتوي على فجوة هوائية تتراوح بين 0.0010 و0.0030 بوصة. يُفضل وجود فجوة هوائية صغيرة لأنها تقلل من ميل الآلة للارتداد على الوسادة الهوائية، مما ينتج عنه آلة أكثر صلابة ودقة وقابلية للتكرار.

المقارنة بين التشغيل اليدوي والتحكم الرقمي بالحاسوب (DCC): يُعدّ تحديد ما إذا كان شراء جهاز قياس إحداثيات ثلاثي الأبعاد (CMM) يدويًا أو آليًا أمرًا بسيطًا. إذا كانت بيئة التصنيع الأساسية لديك تركز على الإنتاج، فعادةً ما يكون الجهاز الذي يتم التحكم فيه مباشرةً بواسطة الحاسوب هو الخيار الأمثل على المدى الطويل، على الرغم من أن التكلفة الأولية ستكون أعلى. تُعدّ أجهزة قياس الإحداثيات ثلاثية الأبعاد اليدوية مثالية إذا كان استخدامها سيقتصر بشكل أساسي على فحص العينة الأولى أو الهندسة العكسية. أما إذا كنت تقوم بكلا العملين تقريبًا ولا ترغب في شراء جهازين، ففكّر في جهاز قياس إحداثيات ثلاثي الأبعاد يتم التحكم فيه مباشرةً بواسطة الحاسوب (DCC) مزود بمحركات سيرفو قابلة للفصل، مما يسمح بالتشغيل اليدوي عند الحاجة.

نظام القيادة. عند اختيار آلة قياس إحداثيات رقمية (DCC CMM)، ابحث عن آلة بدون تخلف (خلوص) في نظام القيادة. يؤثر التخلف سلبًا على دقة تحديد المواقع وقابلية التكرار. تستخدم محركات الاحتكاك عمود قيادة مباشر مع حزام قيادة دقيق، مما ينتج عنه تخلف صفري وأقل قدر من الاهتزاز.