Základňa stroja na žulu je často tichým základom spoľahlivého merania. V súradnicovom meracom stroji, optickom kontrolnom systéme, -meracej platforme zraku alebo laserovom-metrologickom stroji môžu byť senzorom a softvérom venovaná väčšina pozornosti. Mechanická referenčná štruktúra pod nimi má však priamy vplyv na geometrickú presnosť, opakovateľnosť, vibrácie a dlhodobú-stabilitu.
Presná žula je široko používaná v CMM a optických meracích strojoch, pretože môže poskytnúť stabilný, pevný, korózii-odolný, ne-magnetický a presný-obrobiteľný základ. Keď je žulová základňa správne vybraná, vyrobená, podporovaná a kontrolovaná, pomáha staviteľom zariadení vytvárať spoľahlivé referenčné povrchy pre vodiace dráhy, pracovné stoly, sondy, kamery, optiku, lineárne motory, kódovacie systémy a prípravky.
UNPARALLELED® vyrába presné žulové komponenty,Štruktúry žuly CMM, žulové metrologické základne, žulové vzduchové{0}}ložiskové zostavy a vlastné riešenia základne žulových strojov pre špičkových-výrobcov zariadení. Tento článok vysvetľuje, prečo sa žula používa v presných meracích zariadeniach a čo by mali inžinieri zvážiť pri výbere žulovej konštrukcie.
Merací stroj je len taký stabilný ako jeho referencia
CMM meria geometriu dielu stanovením súradníc v troj{0}}rozmernom priestore. Optický merací stroj sa spolieha na stabilné vzťahy medzi fotoaparátom, objektívom, zdrojom svetla, stolíkom, obrobkom a meracím softvérom. V oboch prípadoch štrukturálna základňa pomáha definovať fyzický referenčný rámec.
Ak základňa pri zaťažení mení tvar, rýchlo reaguje na zmeny teploty, prenáša vibrácie z podlahy alebo umožňuje, aby sa vodiace dráhy navzájom pohybovali, stroj môže zaznamenať odchýlky merania. Účinok môže byť malý pri bežnej dielenskej aplikácii, ale stáva sa čoraz dôležitejším, keď sa tolerancie merania sprísňujú.
CMM dokáže merať dĺžku, šírku, hĺbku, umiestnenie, tvar a ďalšie geometrické charakteristiky obrobku prostredníctvom merania založeného na súradniciach-. Pri praktickom použití závisí presnosť výsledku od celého meracieho systému: výkon sondy, spätná väzba stupnice, softvérová kompenzácia, kontrola prostredia, dizajn prípravku, metóda operátora a stabilita referenčného konštrukčného stroja.
Z tohto dôvodu by sa so základňou granitového stroja malo zaobchádzať ako s komponentom presnosti-nie len ako s ťažkou podperou.
Prečo žula funguje dobre v presnej metrológii
Žula má dlhú históriu v metrológii, pretože kombinuje materiálové vlastnosti, ktoré sú užitočné pre stabilné merania. Môže sa spracovať na ploché, rovné, paralelné a kolmé referenčné povrchy a potom sa použiť ako základ pre mechanické a optické meracie systémy.
| Charakteristika žuly | Relevantnosť pre CMM a optické zariadenia | Inžiniersky prínos |
|---|---|---|
| Rozmerová stabilita | Základňa si musí zachovať kritickú geometriu v priebehu času | Pomáha udržiavať vzťah medzi osami, prípravkami a snímačmi |
| Nižšia tepelná rozťažnosť ako oceľ | Zmena teploty môže zmeniť geometriu stroja | Pomáha znižovať štrukturálnu reakciu na mierne zmeny životného prostredia |
| Nízka tepelná vodivosť | Teplotné poruchy sa nešíria tak rýchlo ako v mnohých kovoch | Podporuje postupnejšie tepelné správanie v kontrolovanom prostredí |
| Prirodzené tlmenie vibrácií | Vibrácie vytvárané prostredím a strojmi- môžu rušiť meranie | Pomáha znižovať prenášaný pohyb a hluk merania |
| Vysoká tuhosť a hmotnosť | Základňa podporuje vodiace lišty, plošiny, pracovné stoly a pohyblivé konštrukcie | Poskytuje stabilnú dráhu zaťaženia pre presné zostavy |
| Odolnosť proti korózii | Inšpekčné zariadenia môžu v kontrolovaných priestoroch fungovať roky | Zabraňuje mnohým problémom s ochranou proti korózii-v súvislosti s kovovými konštrukciami |
| Ne-magnetické správanie | Niektoré senzory a meracie systémy sú citlivé na magnetický vplyv | Môže byť prospešné tam, kde sa musí minimalizovať magnetické rušenie |
| Presná opracovateľnosť | Kritické plochy vyžadujú riadenú geometriu | Podporuje lapované a brúsené podkladové povrchy, vložky, koľajnice a rozhrania |
Nemecké zdroje presného{0}}inžinierstva opisujú, že žula má relatívne nízku tepelnú rozťažnosť a nízku tepelnú vodivosť v porovnaní s oceľou, ako aj dobré tlmenie vibrácií a absenciu zvyškového napätia. Tieto vlastnosti patria medzi dôvody, prečo sa žula používa v aplikáciách súradnicového merania a presného vedenia.
To neznamená, že žula odstraňuje každý zdroj chýb merania. Kompletný systém stále vyžaduje správne riadenie teploty, kalibráciu, návrh podpory, izoláciu, zarovnanie osí, kontrolu spätnej väzby a plánovanie inšpekcií. Žula je cenná, pretože poskytuje stabilnú platformu, na ktorej môžu tieto ďalšie presné systémy pracovať.
Úloha žuly v štruktúrach CMM
Žulová základňa CMM bežne podporuje meraný diel, upínací systém a pohyblivú konštrukciu stroja. V závislosti od architektúry CMM môže byť žula použitá pre stôl, mostovú podperu, vodiacu dráhu, stĺpovú základňu alebo integrovanú konštrukčnú zostavu.
Základňa musí zostať geometricky spoľahlivá pri prenášaní obrobkov, prípravkov a pohybujúcich sa prvkov stroja. Môže zahŕňať presné-brúsené povrchy, závitové vložky, montážne otvory, puzdrá, vodiace dráhy vzduchových-ložísk, prvky vedenia káblov-a základové rozhrania na montáž.
UNPARALLELED® ponúka žulové komponenty určené pre súradnicové meracie stroje. Existujúce informácie o produktoch CMM identifikujú žulovú základňu ako konštrukčný komponent určený na podporu vysoko{1}}presného merania CMM s tuhosťou, tlmením vibrácií-a opracovateľnosťou medzi opísanými materiálovými výhodami.
Pre výrobcu CMM môže žulová základňa vykonávať niekoľko funkcií naraz:
- Stanovuje primárnu rovinu merania pre obrobok.
- Podporuje upínacie dosky, svorky, hniezda alebo modulárne upínacie systémy.
- Poskytuje riadené montážne plochy pre vodiace dráhy a konštrukčné prvky.
- Pomáha prenášať statické a dynamické zaťaženie z pohyblivého mosta alebo portálu.
- Poskytuje stabilnú referenciu počas kalibrácie stroja a akceptačných testov.
- Podporuje opakovateľnú opätovnú montáž pri preprave, údržbe alebo modernizácii stroja.
Dobre navrhnutá{0}}žulová základňa CMM je preto súčasťou geometrickej slučky stroja. Jeho dôležitosť narastá s rozširovaním meracieho rozsahu stroja, so sprísňovaním tolerancií alebo s tým, že zariadenie musí pracovať s vysokou opakovateľnosťou počas dlhých výrobných cyklov.
Prečo optické meracie stroje potrebujú stabilnú základňu
Optické meracie stroje môžu kontrolovať komponenty bez fyzického kontaktu. Môžu používať kamery, telecentrické šošovky, štruktúrované svetlo, laserové senzory, mikroskopy, interferometre alebo iné optické systémy na meranie hrán, profilov, povrchových prvkov a geometrie dielov.
Aj keď je meranie bez{0}}kontaktné, nie je nezávislé od mechaniky. Optická dráha závisí od riadených vzťahov medzi šošovkou, zdrojom osvetlenia, snímačom, obrobkom a pohybovou fázou. Malá zmena v základnej geometrii môže ovplyvniť zaostrenie, polohu obrazu, zarovnanie stolíka alebo vzťah medzi viacerými osami merania.
Základňa metrológie žuly môže pomôcť výrobcom zariadení vytvoriť stabilné montážne rozhrania pre:
- Zostavy fotoaparátu a objektívu
- Moduly osvetlenia a podsvietenia
- Optické senzory a laserové hlavy
- Presnosť XY stupňov
- Otočné stoly a prípravky na obrobky
- Lineárne stupnice a kódovacie systémy
- Vedenie pohybu a vzduchové ložiská
- Moduly sondy alebo automatického zaostrovania
V systéme optickej kontroly nemusí byť najdôležitejšou požiadavkou celková hmotnosť základne. Namiesto toho to môže byť stabilita pracovného povrchu pod kamerou, priamosť montážnej plochy vodiacej{1}}dráhy, rovnobežnosť medzi osami pohybu alebo opakovateľnosť referenčného bodu upínača.
To je dôvod, prečo by inžinieri mali včas identifikovať kritické povrchy. Veľká žulová štruktúra nepotrebuje rovnakú toleranciu na každom povrchu. Presné brúsenie a kontrola by sa mali sústrediť na plochy, ktoré priamo ovplyvňujú optickú dráhu, pohyb stolíka, referenčné hodnoty a konečný výsledok merania.
Príklad: Žulová základňa pre optický inšpekčný systém
Predstavte si výrobcu zariadenia, ktorý navrhuje automatizovaný optický kontrolný stroj pre presné elektronické súčiastky. Stroj obsahuje kamerový systém, telecentrickú šošovku, programovateľné osvetlenie, lineárny-motor XY, zaostrovací modul osi Z{2}}, spätnú väzbu kódovača a vákuový prípravok na uchytenie dielov.
Zariadenie musí skenovať veľký panel pri zachovaní stabilnej kvality obrazu a konzistentnej presnosti polohy. Inžiniersky tím špecifikuje vlastnú základňu granitového stroja s pracovnou plochou 2 500 mm x 1 500 mm.
Štruktúra žuly môže vyžadovať:
- Zemné montážne plochy pre dvojité lineárne vedenia
- Referenčné plochy pre komponenty lineárneho{0}}motora
- Závitové vložky pre kamery, osvetlenie a ochranné zostavy
- Ploché, stabilné rozhranie pre vákuový pracovný stôl
- Funkcie prístupu-na správu kanálov a služieb{1}}
- Definované vzťažné body pre inštaláciu stupnice kódovača
- Rozhrania pre vyrovnávacie nožičky alebo podpery{0}}izolujúce vibrácie
- Kontrolovaná rovinnosť, priamosť, rovnobežnosť a kolmosť na kritických povrchoch
Na prvý pohľad sa môže zdať, že ide o jednoduchú žulovú platformu. V skutočnosti ide o precízny montážny komponent, ktorý musí koordinovať konštrukčné, pohybové, optické, elektrické, tepelné a inštalačné požiadavky.
Zákazník by mal poskytnúť základný výkres, 3D model, rozstup koľajníc, pohybujúcu sa hmotnosť, profil zrýchlenia, prípustné zaťaženie, kritické tolerancie, umiestnenie podpery, očakávanú prevádzkovú teplotu, požiadavky na čistotu a očakávanú-správu o kontrole. Pomocou týchto informácií môže dodávateľ posúdiť, či sú geometria, usporiadanie vložiek, výber materiálu, výrobný proces a plán kontroly vhodné.
Žula v porovnaní s kovovými strojnými konštrukciami
Liatina, zváraná oceľ, hliník, minerálne odliatky, keramika a žula môžu byť použité v presných zariadeniach. Univerzálny „najlepší“ materiál neexistuje. Vhodná voľba závisí od prípadu zaťaženia, prevádzkového prostredia, cieľovej presnosti, tepelných podmienok, spôsobu výroby, architektúry pohybu, cieľovej ceny a životného cyklu stroja.
Žula je však často atraktívnou voľbou pre CMM a optické metrologické zariadenia, pretože ponúka kombináciu stabilnej geometrie, prirodzeného tlmenia, odolnosti proti korózii a schopnosti lapovaného referenčného- povrchu.
| Zváženie dizajnu | Presná žula | Typická kovová štruktúra |
|---|---|---|
| Vnútorný stres | Prirodzene starý kameň nemá žiadne zvyškové napätie pri odlievaní alebo zváraní z výroby | Odlievané, zvárané alebo opracované kovy môžu vyžadovať procesy-odstránenia napätia |
| Korózne správanie | Nevyžaduje konvenčný antikorózny-náter | Oceľ a liatina zvyčajne vyžadujú ochranu proti korózii |
| Vibračné správanie | Ponúka užitočné prirodzené tlmenie | V závislosti od konštrukcie môže vyžadovať dodatočné tlmiace opatrenia |
| Tepelná odozva | Vo všeobecnosti nižšia rozťažnosť a pomalší prenos tepla ako oceľ | Často rýchlejšie reaguje na zmeny teploty |
| Presné rozhrania | Môže byť brúsený a lapovaný; vložky môžu byť integrované | Dá sa presne opracovať, ale môže si vyžadovať{0}}odstránenie napätia a kontrolu korózie |
| Oprava a úprava | Vyžaduje špecializované obrábanie žuly a vkladacie práce | Zmeny zvárania a obrábania môžu byť dostupnejšie v závislosti od dizajnu |
| Vhodné aplikácie | CMM, optická metrológia, inšpekčné, polovodičové a stabilné pohybové platformy | Široko vhodné pre obrábacie stroje, automatizáciu, konštrukčné rámy a dynamické systémy |
Žula nie je automaticky lepšia v každej aplikácii. Stroj s vysokým rázovým zaťažením, vysoko dynamickými reznými silami, častými konštrukčnými úpravami alebo zložitou geometriou zvárania môže vyžadovať iné riešenie. Najsilnejšie technické rozhodnutie pochádza z hodnotenia celého strojového systému, a nie z výberu materiálu z jednej vlastnosti.
Výroba, kontrola a integrácia
Štruktúra žuly je len taká spoľahlivá, ako spoľahlivý proces použitý na jej výrobu a overenie. Dodávateľ by mal byť schopný prediskutovať výber materiálu, manipuláciu s komponentmi, postupnosť obrábania, presné brúsenie, lapovanie, inštaláciu vložiek, metódu kontroly, vysledovateľnosť kalibrácie, možnosti montáže, balenie a prepravu.
UNPARALLELED® má sídlo v Jinan, Čína, s pohodlným prístupom do prístavu Qingdao. Spoločnosť prevádzkuje dve továrne s celkovou rozlohou približne 200 000 m² a vyhradený priestor na skladovanie surového-kameňa s rozlohou približne 20 000 m².
Pre veľké presné komponenty UNPARALLELED® uvádza, že môže podporovať jednotlivé obrobky až do približne 100 ton, 20 m dĺžky, 4 000 mm šírky a 1 000 mm hrúbky, v závislosti od konštrukčných a výrobných požiadaviek. Jeho klíma{7}}riadená a vlhkosť-riadená výroba a kontrolné priestory zahŕňajú vyhradené čisté montážne prostredie pre presné žulové zostavy.
Schopnosť kontroly zahŕňa zariadenia od spoločností Mahr, Mitutoyo, WYLER, Renishaw a iných uznávaných dodávateľov, podporované sledovateľnosťou kalibrácie. Tieto zdroje sú dôležité, keď musí byť žulový komponent dodaný s dokumentovanými požiadavkami na rovinnosť, priamosť, kolmosť, rovnobežnosť, umiestnenie vložky alebo montážny-povrch.
Proces výberu by mal zahŕňať aj praktické otázky:
- Ktoré povrchy sú funkčne-kritické?
- Ktoré referenčné údaje riadia hotovú zostavu?
- Ako bude žulová konštrukcia podporovaná počas obrábania, prepravy a inštalácie?
- Aká kontrolná správa je potrebná na prevzatie?
- Bude dodávateľ montovať vodiace dráhy, motory, vzduchové ložiská, optiku alebo prípravky?
- Ako bude hotová konštrukcia chránená pred nárazmi a znečistením počas prepravy?
Požiadajte o vlastné riešenie metrológie žuly
V CMM alebo optickom meracom stroji nie je žulová základňa hardvérom pozadia. Je to mechanická referencia, ktorá pomáha stroju zachovať zarovnanie, opakovateľnosť a dôveru vo výsledky merania.
UNPARALLELED® dodáva na mieru presné žulové komponenty, žulové základne CMM, žulové metrologické základne, žulové povrchové dosky, žulové vzduchové{0}}ložiskové zostavy a riešenia základne veľkých žulových strojov pre polovodičové, metrologické, laserové, optické -kontrolné a špičkové{2}}zariadenia.
Naša politika kvality je priamočiara: "Obchod s precíznosťou nemôže byť nikdy príliš náročný." Náš záväzok voči zákazníkom je rovnako priamy: "Žiadne podvádzanie. Žiadne zatajovanie. Žiadne zavádzanie."
Ak chcete požiadať o technické hodnotenie alebo cenovú ponuku na mieru, pošlite svoje výkresy, tolerancie, rozmery, podmienky zaťaženia, požiadavky na vedenie alebo pohyb, podmienky prostredia, požiadavky na kontrolu a podrobnosti o aplikácii. Náš inžiniersky tím môže skontrolovať váš projekt a odporučiť presnú žulovú štruktúru navrhnutú podľa skutočných požiadaviek vášho stroja.