CMM ճշգրտությունը սկսվում է նախքան զոնդը դիպչի մասին. գրանիտի դերը կոորդինատային չափման մեքենաներում

Աշխարհի որակի վերահսկման բաժիններում կոորդինատային չափման մեքենան (ԿՉՄ) զբաղեցնում է հեղինակավոր դիրք։ Երբ մեքենայացված ավիատիեզերական բաղադրիչը պետք է ստուգվի իր ճարտարագիտական ​​​​գծագրի համեմատ, երբ ճշգրիտ մեխանիզմների հավաքածուն պետք է ստուգվի հավաքումից առաջ, երբ բժշկական իմպլանտը պահանջում է չափսերի հավաստագրում, նախքան այն կարող է օգտագործվել վիրաբուժական միջամտության մեջ, ԿՉՄ-ն սովորաբար վերջնական մրցավարն է։ Դրա չափումները կրում են տեխնիկական հավաստիության ծանրություն, որը ազդում է անվտանգության, կատարողականի և առևտրային պատասխանատվության վրա ազդող որոշումների վրա։

Այնուամենայնիվ, չնայած ժամանակակից CMM-ը կազմող բոլոր բարդ էլեկտրոնիկային համակարգերին, ճշգրիտ կշեռքներին և բարդ ծրագրային ապահովմանը, մեքենայի ճշգրտության հիմքը քարի մի կտոր է: Հասկանալով, թե ինչու, և հասկանալով, թե ինչ է պատահում, երբ այդ քարը բավարար որակի չէ, բացահայտվում է մի էական բան այն մասին, թե ինչպես է չափման ճշգրտությունն իրականում ձեռք բերվում ֆիզիկական համակարգերում:

Ի՞նչ է չափում CMM-ը և ինչպե՞ս է այն գործում

Կոորդինատների չափման մեքենան չափում է ֆիզիկական օբյեկտի վրա կետերի եռաչափ կոորդինատները: Այն դա անում է՝ զգայարան-զոնդը շփման մեջ դնելով չափվող մասի մակերեսի հետ (կամ մոտեցնելով այն, եթե դրանք անկոնտակտ սկանավորող զոնդեր են), գրանցելով յուրաքանչյուր շփման կետի XYZ դիրքը և հաշվարկելով չափվող կետերի ամպին լավագույնս համապատասխանող երկրաչափական առանձնահատկությունները (հարթություններ, գլաններ, կոներ, ազատ ձևի մակերեսներ):

Այս գործընթացի ճշգրտությունը կախված է մի քանի գործոններից, որոնք միասին աշխատում են որպես համակարգ.

• Մեքենայի երեք գծային առանցքների ճշգրտությունը (որքան լավ են դրանք շարժվում ուղիղ գծերով և որքան ճշգրիտ են չափվում դրանց դիրքերը գծային կոդավորիչներով):
• Զոնդի համակարգի ճշգրտությունը և կրկնելիությունը (որքանով է այն հետևողականորեն ակտիվանում շփման կետում և որքանով է ճշգրիտ բնութագրվում դրա շեղումը մասշտաբի ցուցմունքի կետից):
• Մեքենայի կառուցվածքի ջերմային կայունությունը (տարբեր բաղադրիչների միջև դիֆերենցիալ ընդարձակումից խուսափելու համար)
• Տվյալների հղման մակերեսի որակը (հարթ մակերեսը, որից սկսվում են բոլոր Z-առանցքի չափումները և որի նկատմամբ հաստատվում է մեքենայի երկրաչափությունը):

Այս վերջին գործոնը՝ տվյալի հղման մակերեսը, գրանիտե մակերեսային թիթեղն է, որի վրա կառուցված է CMM-ը: CMM նախագծերի մեծ մասում գրանիտե մակերեսային թիթեղը պարզապես պասիվ սեղան չէ, որի վրա տեղադրված է մեքենան: Այն չափման համակարգի ակտիվ մասն է: CMM-ի Z-առանցքի մասշտաբի սկզբնակետը սահմանվում է այս մակերեսի նկատմամբ. մեքենայի հորիզոնական առանցքների ուղեցույցները ամրացված են այս մակերեսին և ստանում են իրենց ուղիղությունը. չափվող մասը գտնվում է այս մակերեսի վրա (կամ դրան ամրացված ամրակի վրա): Գրանիտե թիթեղի հարթության կամ երկարաժամկետ չափային կայունության ցանկացած սխալ ուղղակիորեն տարածվում է CMM-ի կողմից հաղորդվող կոորդինատների վրա:

Գրանիտե մակերեսային սալը որպես զրոյական տվյալ

Դասական չափագիտության մեջ տվյալը տեսականորեն ճշգրիտ հատկանիշ է (կետ, առանցք կամ հարթություն), որից կատարվում են չափումներ: CMM-ի ֆիզիկական աշխարհում տվյալի հարթությունը գրանիտե մակերեսային թիթեղի վերին մակերեսն է:

Երբ CMM արտադրողը կարգաբերում է նոր մեքենա, նրանք օգտագործում են գրանիտե սեղանի մակերեսը որպես հղում՝ մեքենայի ներքին կոորդինատային համակարգը սահմանելու համար: Մասնավորապես՝

• Սեղանի մակերեսը սահմանում է մեքենայի կոորդինատային համակարգի XY հարթությունը
• CMM-ի կամրջի կամ էստակադայի ուղղահայաց առանցքը (Z) հղվում է այս հարթությանը։
• Հորիզոնական առանցքների (X և Y) ուղիղությունը չափվում և փոխհատուցվում է սեղանի մակերեսի իրական ձևի համեմատ։

Այս կարգաբերումը պահվում է որպես երկրաչափական փոխհատուցման աղյուսակ CMM կարգավորիչի ներսում: Երբ մեքենան չափում է որևէ մաս, այս պահպանված փոխհատուցումները շտկում են մեքենայի շարժման համակարգված սխալները՝ սխալներ, որոնք չափվել և բնութագրվել են գրանիտային մակերեսի նկատմամբ կարգաբերման պահին:

Եթե ​​գրանիտե մակերեսային սալը հետագայում փոխում է իր ձևը՝ մաշվածության, ջերմային գրադիենտի կամ ներքին լարվածությունների թուլացման պատճառով, փոխհատուցման աղյուսակը այլևս ճիշտ չի նկարագրում մեքենայի երկրաչափությունը: Թվում է, թե CMM-ը գործում է նորմալ (այն շարժվում է, զոնդը ակտիվանում է, չափումները հաղորդվում են), բայց չափումները պարունակում են համակարգված սխալներ, որոնք ավելանում են գրանիտի վիճակի վատթարացմանը զուգընթաց: Այս սխալները հատկապես նենգ են, քանի որ դրանք պատահական չեն՝ դրանք տարածականորեն փոխկապակցված են, դրսևորվելով որպես համակարգված շեղումներ աղյուսակի այն հատվածներում, որտեղ ձևավորման սխալ է զարգացել:

CMM կիրառությունների համար գնահատման ընտրություն

Ոչ բոլոր CMM հավելվածներն են պահանջում նույն աստիճանիգրանիտե մակերեսային թիթեղ, սակայն ընտրությունը պետք է պայմանավորված լինի կիրառման չափման անորոշության պահանջներով, այլ ոչ թե աղյուսակի գնման գնով։

Հղումային CMM-ներ և տրամաչափման լաբորատորիաներ

Որպես հղման մեքենաներ օգտագործվող CMM-ները՝ այլ CMM-ների կարգաբերման, հղման արտեֆակտների հավաստագրման կամ չափման համակարգի հետագծելիության խարիսխ ծառայելու համար, սովորաբար պահանջում են 00 դասի (լաբորատոր դաս՝ համաձայն DIN 876-ի) կամ լաբորատոր դաս՝ համաձայն ASME B89.3.7-ի: Սրանք առևտրային առումով արտադրվող ամենաբարձր դասի մակերեսային թիթեղներն են՝ ամբողջ սեղանի մակերեսի վրա ցածր միանիշ միկրոմետրային տիրույթում հարթության թույլատրելի շեղումներով:

Այս մակարդակում գրանիտե սեղանի մակերեսը նույնպես պետք է պարբերաբար վերաորակավորվի և վերահաստատվի՝ չափումները համապատասխանեցնելով ազգային ստանդարտներին: Վերաորակավորման ժամանակահատվածը կախված է օգտագործման ինտենսիվությունից և չափումների կարևորությունից, բայց սովորաբար տարեկան կամ կիսամյակային է:

Արտադրական հարկի ստուգման CMM-ներ

Արտադրական ստուգման մեջ օգտագործվող CMM-ները՝ մոնտաժից առաջ մշակված մասերի չափսերի պահանջներին համապատասխանության ստուգումը, սովորաբար աշխատում են 0 կամ 1 դասի մակերեսային թիթեղներով: Արտադրական ստուգման չափման անորոշության պահանջները ավելի մեղմ են, քան տրամաչափման աշխատանքների դեպքում, և համապատասխանաբար, գրանիտե սեղանի հարթության պահանջները պակաս խիստ են:

Այնուամենայնիվ, «ավելի հանգիստ» արտահայտությունը պետք է հասկանալ դեռևս ստուգվող մասի հանդուրժողականության համատեքստում: Եթե արտադրական CMM-ն օգտագործվում է 10-20 մկմ հանդուրժողականությամբ հատկանիշները ստուգելու համար, ապա նպատակահարմար է օգտագործել 1-ին կարգի մակերեսային թիթեղ (միջին չափի սեղանի վրա 5-10 մկմ հարթության միջակայքում): Այս կիրառման համար 2-րդ կարգի կամ արհեստանոցային մակերեսային թիթեղի օգտագործումը ռիսկի է ենթարկում, որ սեղանի ձևի սխալը զգալի չափով նպաստի ընդհանուր չափման անորոշությանը:

Փոքր CMM-ներ էլեկտրոնիկայի և ճշգրիտ օպտիկայի համար

Էլեկտրոնիկայի արտադրության և ճշգրիտ օպտիկայի ոլորտներում փոքր CMM-ները օգտագործվում են միկրոմետրային և ենթամիկրոմետրային մակարդակով հատկանիշներ չափելու համար այնպիսի բաղադրիչների վրա, ինչպիսիք են միակցիչների պատյանները, օպտիկական ամրակները և ճշգրիտ մշակված տեսախցիկի մարմինները: Այս կիրառությունները պահանջում են 00 դասի մակերեսային թիթեղներ, իսկ որոշ դեպքերում՝ ակտիվորեն ջերմաստիճանային կառավարվող գրանիտե սեղաններ՝ անհրաժեշտ չափման անորոշությունները հասնելու համար:

Հաճախ հանդիպող խափանումների եղանակներ. Ի՞նչ է սխալվում, երբ գրանիտի որակը անբավարար է

CMM-ում անբավարար որակի գրանիտի նշման կամ ընդունման հետևանքները ակնհայտ են դառնում մի քանի բնորոշ ձախողման ռեժիմներում.

Համակարգված դիրքային շեղում բարձր օգտագործման տարածքներում

CMM սեղանի կենտրոնը և լայնորեն օգտագործվող հարմարանքների դիրքերի անմիջապես տակ գտնվող տարածքները ենթարկվում են զոնդի շփման ամենաբարձր խտությանը և մասնակի բեռնման ցիկլերի ամենամեծ թվին: Ժամանակի ընթացքում այս տարածքները կարող են զարգացնել չափելի մաշվածություն, ինչը հանգեցնում է փոքր գոգավորության: Լավ պատրաստված 0 կամ 00 դասի գրանիտե սեղանը, որը պատրաստված է խիտ, կարծր նյութից, արդյունավետորեն դիմադրում է այս մաշվածությանը: Ցածր որակի քարը, մասնավորապես մարմարը կամ ցածր խտության մոխրագույն գրանիտը, զգալիորեն ավելի փափուկ է և ավելի արագ է զարգացնում մաշվածության նախշեր:

Արտադրական միջավայրերում, որտեղ որոշակի հարմարանքի տեղանքն օգտագործվում է ամսական հազարավոր անգամներ, այս մաշվածությունը կարող է կուտակվել այնքան, որ ազդի չափման ճշգրտության վրա մեկ-երկու տարվա ընթացքում: Ախտանիշները դրսևորվում են որպես մաշվածության վայրում չափված մասերի Z կոորդինատում համակարգված դրական կամ բացասական շեղում, որը կարող է անմիջապես չճանաչվել որպես սեղանի մաշվածության խնդիր:

Հատակի հետ շփումից առաջացող ջերմային աղավաղում

Արտադրական միջավայրերում CMM գրանիտե սեղանները հաճախ տեղադրվում են անմիջապես գործարանային հատակների վրա, որոնք ջերմաստիճանի գրադիենտներ են ունենում, մասնավորապես՝ արտաքին պատերի, բեռնման հարթակի դռների կամ ջերմություն առաջացնող տեխնոլոգիական սարքավորումների մոտ: Եթե գրանիտե սեղանը սերտ ջերմային շփման մեջ է ոչ միատարր հատակի հետ, ջերմությունը անհավասարաչափ է հոսում սեղանի միջով՝ ստեղծելով ջերմային գրադիենտ, որը աղավաղում է սեղանի մակերեսը:

Բարձրորակ խիտ գրանիտը (օրինակ՝ բարձր խտության սև գրանիտը) ունի ավելի ցածր ջերմահաղորդականություն և ավելի ցածր ջերմային էֆեկտի ժամանակային արժեք (CTE), քան սովորական մոխրագույն գրանիտը, ինչը նշանակում է, որ այն ավելի դանդաղ է արձագանքում ջերմային խանգարումներին և ավելի քիչ է աղավաղվում, երբ ջերմաստիճանի գրադիենտ գոյություն ունի: Հաստ, խիտ գրանիտե սեղանի ջերմային ժամանակի հաստատունը համեմատաբար երկար է՝ ջերմային խանգարման լիարժեք ազդեցության դրսևորման համար անհրաժեշտ են մի քանի ժամեր, բայց աղավաղումը հաստատվելուց հետո այն պահպանվում է նմանատիպ երկար ժամանակահատվածներ ջերմային աղբյուրը հեռացնելուց հետո:

Ստանդարտ մեղմացնող միջոցը CMM գրանիտե սեղանի հատակից պատշաճ մեկուսացումն է՝ օգտագործելով թրթռումային մեկուսացման ամրակներ, որոնք նաև ապահովում են ջերմամեկուսացում, և CMM-ի տեղադրումը ջերմային կայուն տարածքում՝ ջերմային աղբյուրներից և արտաքին պատերից հեռու։

Սողալ և թուլացում անբավարար հասունացած քարի մեջ

Գրանիտը, որը ճշգրիտ մշակումից առաջ բավարար չափով չի հնեցվել և լարվածությունից չի ազատվել, կարող է շարունակել դանդաղորեն թուլանալ մատակարարումից հետո, ինչը կհանգեցնի մշակված մակերեսի իր սահմանված ձևից ամիսների ընթացքում շեղմանը: Այս գործընթացը սովորաբար դանդաղ է և լավ մշակված նյութում տարեկան մեկ միկրոմետրից պակաս շեղման արագություն է առաջացնում, սակայն CMM-ի ենթամիկրոնային ճշգրտության պահանջների համատեքստում, նույնիսկ այս դանդաղ շեղումը նշանակալի է ճշգրիտ սարքավորումների բազմամյա ծառայության ժամկետի ընթացքում:

Համապատասխան միջոցը մակերեսային թիթեղների արտադրողի կողմից մուտքային նյութերի խիստ որակավորումն է, ներառյալ կոպիտ կտրված նյութի նվազագույն հասունացման ժամանակահատվածները՝ նախքան ճշգրիտ մշակման սկիզբը: Արտադրողը, որը բաց է թողնում այս քայլը՝ արտադրության ժամանակը կրճատելու համար, վաճառում է մի ապրանք, որը թվում է համապատասխան մատակարարման պահին, բայց շահագործման ընթացքում վատթարանում է:

CMM գրանիտե սեղանների սպասարկումը սպասարկման մեջ

Ինչպես բոլոր ճշգրիտ չափման սարքավորումները, CMM գրանիտե մակերեսային թիթեղները պահանջում են պարբերական սպասարկում և վերաորակավորում՝ ստուգելու համար, որ դրանք շարունակում են համապատասխանել իրենց սահմանված հարթությանը: Գրանիտե CMM սեղանների սպասարկման լավագույն մեթոդներն են՝

Ջերմաստիճանի մոնիթորինգ և փաստաթղթավորում — Աղյուսակի ջերմաստիճանային միջավայրի գրանցամատյանի պահպանումը բացահայտում է շեղման միտումները և օգնում է կապել չափման անոմալիաները ջերմային իրադարձությունների հետ։

Կանոնավոր մաքրում — Մակերեսը պետք է պարբերաբար մաքրվի համապատասխան մաքրող միջոցներով (չեզոք pH, ոչ հղկող)՝ մակերեսի վնասման պատճառ հանդիսացող կեղտը, սառեցնող հեղուկի մնացորդները և հղկող մասնիկները հեռացնելու համար։ Մակերեսները երբեք չպետք է մաքրվեն հղկող նյութերով։

Պարբերաբար հարթության վերահաստատում. հարթությունը պետք է վերաչափվի սկզբնական հավաստագրի համեմատ՝ ցանկացած շեղում կամ մաշվածություն հայտնաբերելու համար: Չափման մեթոդը և գործիքը պետք է փաստաթղթավորված լինեն և համապատասխանեն սկզբնական հավաստագրմանը նույն չափանիշներին:

Ծանր ամրակների հետ զգույշ վարվելը. Ծանր ամրակները կամ մասերը պետք է զգուշորեն տեղադրվեն գրանիտե մակերեսի վրա և հենվեն հավասարակշռված կետերում՝ խուսափելու համար կետային ծանրաբեռնվածությունից, որը կարող է կոտրել եզրերը կամ առաջացնել տեղային լարվածության կենտրոնացումներ:

Չիպերի և վնասների վերականգնում. Չիպերը և վնասված հատվածները պետք է փաստաթղթավորվեն և գնահատվեն: Ոչ կրիտիկական հատվածներում գտնվող մանր չիպերը կարող են չազդել մեքենայի ճշգրտության վրա, եթե դրանք գտնվում են զոնդի աշխատանքային տարածքից դուրս: Բարձր օգտագործման չափման գոտիներում գտնվող չիպերը պետք է գնահատվեն մեքենայի սխալի բյուջեի համեմատ՝ որոշելու համար, թե արդյոք անհրաժեշտ է կրկնակի շերտավորում, թե փոխարինում:

Գրանիտե սեղանը որպես չափման անորոշության բյուջեի մաս

ISO 10360-ը, որը CMM-ի աշխատանքի փորձարկումը կարգավորող միջազգային ստանդարտն է, սահմանում է, թե ինչպես պետք է որոշվի և արտահայտվի CMM-ի ծավալային չափման ճշգրտությունը: Ստանդարտը տարբերակում է CMM-ի հայտարարված ծավալային ճշգրտությունը և որոշակի չափման առաջադրանքի համար կիրառելի ընդհանուր չափման անորոշությունը:

CMM չափման ընդհանուր չափման անորոշությունը ներառում է հետևյալի ներդրումը.

• CMM ծավալային ճշգրտություն (ISO 10360 փորձարկումից)
• Զոնդի որակավորման սխալներ
• Մասերի ամրացման և ամրացման էֆեկտներ
• Ջերմաստիճանի ազդեցությունը մասի և մեքենայի վրա
• Գրանիտե սեղանի մակերեսի ձևի սխալը

Այս վերջին ներդրումը՝ գրանիտե աղյուսակի ձևի սխալը, հաճախ բաց է թողնվում պարզեցված անորոշության վերլուծություններից, մասնավորապես արտադրական միջավայրերում, որտեղ ուշադրությունը կենտրոնացած է յուրաքանչյուր մասի ցիկլի ժամանակի վրա, այլ ոչ թե անորոշության վերլուծության վրա: Դրա բացթողումը հանգեցնում է չափման նշված անորոշությունների, որոնք լավատեսական են. իրական չափման արդյունքները պարունակում են սխալի լրացուցիչ բաղադրիչ, որը հաշվի չի առնվում:

Չափման ամբողջական, խիստ անորոշության բյուջեն՝ ինչպես պահանջվում է ISO/IEC 17025-ով հավատարմագրված տրամաչափման լաբորատորիաների համար և որպես ցանկացած կարևոր չափման կիրառման լավ ճարտարագիտական ​​​​պրակտիկա՝ պետք է ներառի գրանիտե սեղանի մակերեսի ներդրումը: Սա պահանջում է իմանալ սեղանի իրական հարթությունը (վերջերս կատարված տրամաչափումից) և գնահատել, թե ինչպես է այդ հարթության սխալը արտացոլվում կատարվող չափումների մեջ:

Եզրակացություն. Տվյալը, որից կախված է մնացած ամեն ինչ

CMM-ը չափման համակարգ է, և ինչպես բոլոր չափման համակարգերը, դրա ճշգրտությունը, վերջին հաշվով, սահմանափակվում է իր հղման ճշգրտությամբ: Գրանիտե մակերեսային թիթեղը այդ հղման համակարգն է՝ Z առանցքի, XY հարթության, մասերի ամրացման և մեքենայի ամբողջ երկրաչափական սխալի քարտեզի կարգաբերման համար:

Այս հղման որակի մեջ համապատասխան ներդրում կատարելը՝ ճիշտ կարգի նշումը, նյութի որակի ստուգումը, դրա պատշաճ պահպանումը և պարբերաբար վերաորակավորումը, վերադիր ծախս չէ։ Այն չափման ամբողջականության հիմքն է։ Եվ չափման ամբողջականությունը՝ սկսած ավիատիեզերական արդյունաբերությունից մինչև բժշկական սարքեր և կիսահաղորդիչների արտադրություն, արտադրանքի որակի և օգտագործողի անվտանգության հիմքն է։