‍Elementi fondamentali — Guida alla selezione degli aghi per le macchine di misura delle coordinate

Ci sono alcuni fattori importanti da considerare quando si sceglie il misuratore più adatto alle vostre esigenze.

Fattori da considerare nella scelta dell'agglomeratore

Per valutare la precisione dei risultati di una macchina di misura delle coordinate, è solito usare un rapporto di incertezza e tolleranza caratteristica di almeno 1:5 (il rapporto ideale è 1:10, ma troppo costoso e in molti casi non è fattibile). Questo rapporto fornisce un coefficiente di sicurezza che garantisce un rapporto relativamente basso tra l'incertezza dei risultati di misurazione e l'intervallo di errore previsto del pezzo di lavoro. Finché il rapporto 1:5 sarà mantenuto a livelli di tolleranza estremamente rigorosi, la discussione sulla precisione cesserà.

Purtroppo, operazioni insignificanti come la sostituzione dell'ago sulla testa del misuratore possono avere un impatto enorme sulla precisione effettiva possibile, causando cambiamenti significativi nel risultato della misurazione. Non è sufficiente affidarsi alla calibrazione annuale della macchina di misura delle coordinate per verificare questa precisione, poiché conferma solo i risultati delle misurazioni (di solito brevi) utilizzate per il test. Questa potrebbe essere solo la migliore precisione. Per avere una comprensione più completa della possibile precisione delle varie misurazioni, è necessario valutare come l'ago influisce sull'incertezza della misurazione.

Questa sezione illustra i quattro aspetti principali della selezione degli aghi che influiscono sulla precisione generale della macchina di misura delle coordinate:

1. misurazione della sfera (rotonda)

2. deformazione dell'ago

Stabilità termica

Selezione del materiale di punta (applicazione di scansione)

Dimensione della sfera (rotonda)

La punta di misura della maggior parte degli aghimetri è una testa a sfera, il materiale più comune è il rubino artificiale. Qualsiasi errore in questo tipo di sfera di punta (arrotondamento) può ridurre la precisione della macchina di misura delle coordinate fino al 10%.

Le sfere rubine hanno vari livelli di precisione definiti come "gradi", che si riferiscono allo spostamento massimo della sfera da misurare rispetto alla sfera ideale. I due indicatori più comunemente utilizzati sono i livelli 5 e 10 (più basso è il numero di livelli, meglio è il livello). Il livello di misurazione della sfera "scende" dal livello 5 al livello 10, e l'agglomerazione potrebbe risparmiare un po 'di costi, ma è molto probabile che influisca sulla teoria del cosiddetto rapporto 1: 5.

Il problema è che il livello di misurazione non è riconoscibile a occhio nudo e il ruolo svolto nei risultati di misurazione non è evidente, quindi è difficile stimare se è importante. Una soluzione è quella di assegnare la metrologia di livello 5 come configurazione standard: il costo di questa metrologia potrebbe essere leggermente più alto, ma è insignificante rispetto al rischio elevato di trasformare parti qualificate in rifiuti a causa della metrologia o di confondere parti non qualificate con parti qualificate. Inordinariamente, più alta è la precisione della macchina di misura delle coordinate, maggiore è l'impatto del livello di misura della sfera. Su macchine di misura di coordinate con le più elevate specifiche, questo effetto riduce la precisione del 10%.

Vedi l'esempio seguente...

Gli errori tipici di misura conformi alla norma ISO 10360-2 (MPEp) sono misurati con un ago di livello 5:

· MPEp = 1.70 μm

Questo numero è stato ottenuto misurando 25 punti discreti, ciascuno dei quali è stato stimato come 25 raggi separati. L'intervallo di variazione del raggio è il valore MPEP. L'arrotondamento della sfera ha un effetto diretto su questo, mentre la sostituzione della sfera di livello 5 con un livello 10 in questo esempio ha aumentato il valore di 0,12 μm e ha aumentato l'errore di misurazione del 7%.：

· MPEp = 1.82μm

Si prega di notare che anche la misurazione del arrotondamento della sfera sarà corretta.MPE_THPavere un impatto,MPE_THPValutare le prestazioni della testa di scansione utilizzando i 4 percorsi di scansione sulla sfera.

Nota:

· Scolarità di livello 5 = 0,13 μm

· sfera di misura di livello 10 = 0,25 μm

Per applicazioni estremamente esigenti, Renishau offre una gamma di aghi con sferometri di livello 3 con una sferosità di soli 0,08 μm.

deformazione dell'ago

Quando si utilizzano teste a scateno (ad esempio TP20, standard del settore), la pratica comune è quella di scambiare i moduli di misurazione con diversi misuratori ottimizzati per eseguire diversi compiti di misurazione. Il motivo per cui non viene utilizzato un ago di misurazione lungo in tutte le misurazioni caratteristiche è che più l'ago è lungo, maggiore è la perdita di precisione. Un buon modo è quello di scegliere uno spigolo più breve e rigido possibile, ma perché?

Anche se l'ago non è la causa diretta di questo errore specifico, l'errore aumenta con l'aumento della lunghezza dell'ago. Gli errori derivano dalle diverse forze di misura che richiedono la partenza della testa in tutte le direzioni. La maggior parte delle teste non vengono attivate nel momento in cui l'ago e il pezzo di lavoro vengono a contatto; Hanno bisogno di una forza di misurazione sempre maggiore per superare il carico delle molle all'interno del meccanismo del sensore. Questa elasticità costringe l'ago a deformarsi. Questa deformazione consente alla testa di rilevamento di muoversi a breve distanza rispetto al pezzo di lavoro dopo il contatto fisico e prima che si verifichi il scateno. Questo movimento è chiamato processo di pre-innesco.

Il dispositivo di posizionamento meccanico a tre punti della maggior parte delle teste può fornire diverse forze di misura per generare un innesco a seconda delle esigenze. La testa di misura in direzioni più rigide ostacola il scateno fino a quando non si verifica una maggiore deformazione dell'ago. Ciò significa anche che le opportunità di misurazione delle coordinate si spostano più lontano, quindi il percorso di pre-innesco varia a seconda dell'angolo di avanzamento (vedi la figura a destra). Questo cambiamento del percorso di pre-innesco è più complesso quando si utilizzano angoli compositi (assi X, Y e Z).

· Quantità di variazione del percorso pre-trigger della testa trigger

Per ridurre questo effetto, tutti gli aghi sono stati calibrati su sfere standard di dimensioni note prima dell'uso. Idealmente, questo processo correggerà gli errori causati dalla fusione dell'ago e dell'angolo di avanzamento. In pratica, per risparmiare tempo, di solito solo alcuni angoli vengono controllati a campione per prendere una media, quindi un piccolo numero di errori può continuare a esistere.

Senza test empirici, è difficile stimare l'impatto di questi errori sull'incertezza della misurazione. Un fattore chiave da tenere presente è che qualsiasi errore di variazione del percorso di pre-innesco rimanente può essere influenzato da diverse scelte di misuratore. Qui viene sottolineata l'importanza della scelta del materiale nella progettazione dell'ago, come ad esempio la rigidità della barra e altre caratteristiche come il peso e il costo. L'acciaio è adatto a molti calibri più brevi, il suo modulo Young E = 210 kN / mm², il materiale più rigido comunemente utilizzato è il carbonuro di tungsteno (E = 620 kN / mm²), ma questo materiale è molto denso, quindi raramente utilizzato per calibri lunghi. In questi casi, la fibra di carbonio è caratterizzata da una forte rigidità (E = 450 kN / mm²) e un peso leggero. Allo stesso tempo, le barre di misura in ceramica (E = 300-400kN/mm²) sono generalmente utilizzate nelle applicazioni di misura delle macchine utensili, il materiale ha i vantaggi di leggerezza e alta stabilità termica.

La rigidità dell'ago è influenzata anche dall'adattatore del componente dell'ago. Come linea guida, è meglio evitare l'uso di un adattatore in quanto può causare ritardi, ma potrebbe non essere evitabile quando si misurano pezzi complessi con sensori fissi. In questi casi potrebbe essere necessaria una configurazione composta da una serie di aghi, bastoni di allungamento, giunti e articolazioni. Ancora una volta, è importante considerare attentamente la scelta del materiale dell'ago, poiché ciò può influenzare la rigidità, il peso e la robustezza della configurazione dell'ago.

Stabilità termica

Le variazioni di temperatura possono causare gravi errori di misurazione. La scelta del giusto materiale per l'allungamento dell'ago garantisce una migliore stabilità anche in condizioni di variazione di temperatura e risultati di misurazione più affidabili. I materiali con un basso coefficiente di espansione termica sono preferibili, soprattutto nell'uso di aghi a misura lunga, poiché il volume di espansione termica è correlato alla lunghezza dell'ago.

Come detto sopra, la fibra di carbonio è il materiale più utilizzato per gli aghi e le barre di allungamento, poiché questo materiale è rigido, leggero e la lunghezza non cambia con i cambiamenti di temperatura. In occasioni in cui sono necessari materiali metallici, come giunti, articolazioni, ecc., il titanio offre la combinazione perfetta in termini di resistenza, stabilità e densità. Renishau fornisce teste di misura e barre di allungamento di aghi realizzate in entrambi i materiali.

· coefficiente di espansione termica

Selezione dei materiali di punta (applicazione di scansione)

Per la maggior parte delle applicazioni, Ruby Sphere è l'opzione predefinita per la punteggiatura. Ma in alcuni casi altri materiali possono offrire una scelta migliore.

Nelle misurazioni di scateno, la punta di misura viene a breve contatto con la superficie del pezzo di lavoro e non si muove relativamente. La scansione è diversa in quanto la sfera di misura scorre lungo la superficie del pezzo e provoca attrito e usura. In condizioni difficili, questo contatto continuo può causare la caduta o l'attaccamento del materiale del pezzo di lavoro alla sfera di misura, influenzando quindi la sfera di misura. Questi effetti aumentano se una parte della sfera viene a contatto continuo con il pezzo di lavoro. Renishau ha condotto una ricerca approfondita su questi effetti, concentrandosi su due tipi di usura:

Abrasione da attrito

Il motivo dell'attrito e dell'usura è che durante la scansione di superfici (come superfici in ghisa), piccole particelle residue possono causare piccoli graffi sull'ago sferico di misura e sulla superficie del pezzo in lavorazione, con conseguente piccole "buche superficiali" sulla punta di misura. Le punte di misura in zirconio duro sono la scelta migliore per queste applicazioni.

Usura adesiva

L'usura adesiva si verifica quando c'è un'affinità chimica tra la sfera di misura e il pezzo in lavorazione. Questo fenomeno può verificarsi durante la scansione di pezzi in alluminio con sfere di misura rubino (zirconi). Il materiale viene trasferito da un pezzo più morbido all'ago di misura, con conseguente formazione di un rivestimento in alluminio sulla punta di misura, che a sua volta influisce sulla sua rotondità. In questo caso, la scelta migliore è nitruro di silicio perché ha una buona resistenza all'usura e non adsorbe con alluminio.

Altri fattori

Altri fattori da considerare quando si sceglie un ago dosatore includono:

· Misurare la dimensione del filo dell'ago di misura per corrispondere al sensore selezionato

· Tipo di ago - ago diretto, ago a forma di stella, ago rotante o configurazione personalizzata

· Tipi di punta di misura - sferica, cilindrica, a forma di disco, emisferica

· Misura la dimensione della punta per ridurre al minimo l'impatto della rugosità superficiale sulla precisione di misura