Une machine à mesurer tridimensionnelle peut disposer d'échelles à haute-résolution, d'une technologie de sondage sophistiquée et d'un logiciel de mesure avancé, mais ses résultats dépendent toujours de la structure mécanique située sous ces systèmes. La base en granit, les guides, les éléments de pont, les colonnes et les surfaces de montage de précision établissent le cadre de référence physique pour chaque coordonnée X, Y et Z des rapports CMM.
C'est pourquoi les pièces mécaniques en granit d'ultra-précision restent essentielles pour les MMT de pont, les MMT à portique, les systèmes de mesure optique et les machines d'inspection personnalisées. Le granit n’est pas utilisé simplement parce qu’il est lourd. Sa valeur vient de la stabilité géométrique à long-terme, de la réponse thermique contrôlée, de l'amortissement des vibrations, des surfaces usinables avec précision-et de la compatibilité avec les environnements de métrologie.
La référence mécanique derrière chaque mesure
Une MMT mesure la géométrie d'une pièce en déplaçant un palpeur à travers un système de coordonnées défini. La sonde peut toucher une surface, scanner en continu ou collecter des données optiques, mais la machine doit savoir exactement où se trouvent ses axes à tout moment.
Les composants structurels déterminent si ce système de coordonnées reste stable. Une base CMM supporte la pièce et le montage. Les voies de guidage définissent la trajectoire de déplacement du pont ou du chariot en mouvement. Les colonnes et les poutres maintiennent l'équerrage entre les axes. Les surfaces de montage établissent la relation entre les codeurs, les paliers à air, les composants d'entraînement et les éléments de détection.
La plupart des MMT fixes utilisent une table en granit épaisse, plate et stable. Les machines plus grandes peuvent également intégrer des guides directement dans la table en granit, tandis que les ensembles pont, bras et fourreau portent les trois axes de mesure. De nombreuses conceptions de MMT à usage général-intègrent donc leur structure d'axe Y-avec une table en granit plutôt que de traiter le granit uniquement comme support de pièce.mitutoyo+1
Pour les responsables qualité et les techniciens de laboratoire, cela a une conséquence pratique : la précision déclarée d'une MMT ne peut être séparée de l'état de ses composants structurels de référence. L'usure, la contamination, un mauvais nivellement, les gradients thermiques, les inserts endommagés ou un montage incorrect peuvent tous influencer la chaîne de mesure.
Pourquoi le granit convient aux structures CMM
Le granit de précision convient bien àPièces mécaniques MMTcar il est naturellement dense, rigide, non-magnétique, électriquement non-conducteur et résistant à la corrosion. Il peut être rectifié avec précision et rodé à la main-pour produire des surfaces de travail avec une planéité, une rectitude, un parallélisme et une équerrage contrôlés.
Le granit ne présente également aucune contrainte résiduelle due au soudage ou au moulage de métal conventionnel. Cela ne veut pas dire qu’une structure de granit ne bouge jamais ; tous les matériaux réagissent à la température et à la charge. Cela signifie que le matériau ne subit pas le même comportement de soulagement des contraintes-à long terme-qui peut compliquer certaines structures métalliques fabriquées ou coulées.
Le comportement thermique est particulièrement important. Une structure de référence ne doit pas réagir rapidement aux changements à court-terme de la température ambiante, des mouvements du personnel, de la chaleur du moteur, de l'éclairage, du flux d'air ou des machines à proximité. Les données industrielles placent généralement la dilatation thermique du granit à environ 5 µm/m·K, contre environ 12 µm/m·K pour l'acier ; sa conductivité thermique beaucoup plus faible signifie également qu'il réagit plus lentement aux changements de température.reitz-natursteintechnik
Cette réponse plus lente peut s’avérer utile dans les salles de mesure où la température de l’air est contrôlée mais pas parfaitement uniforme. Une base de CMM en granit stable réduit la probabilité que la structure elle-même devienne la source dominante de changement géométrique à court terme. Néanmoins, le granite peut développer des gradients de température, en particulier dans les grandes structures. Une climatisation appropriée, un placement judicieux de la machine, des capteurs thermiques, des procédures de préchauffage - et une compensation logicielle restent nécessaires pour un travail exigeant.
Planéité, rectitude et précision du guidage
Les performances des MMT commencent par la géométrie. Une plaque de surface en granit fournit la référence de support plate pour la pièce et le montage, tandis que les guides et les éléments structurels en granit aident à maintenir l'alignement des axes mobiles.
Le processus d'usinage est aussi important que la matière première. Un composant en granit CMM est normalement coupé en forme, grossièrement-usiné, stabilisé, rectifié avec précision et-rodé à la main. Les inserts métalliques, les trous de montage, les canaux d'air, les bagues filetées et les surfaces de liaison sont ensuite positionnés à partir de références établies. Chaque étape doit être contrôlée car une erreur dans la base peut être transférée à l'alignement du rail, au mouvement du chariot et, finalement, à la position du palpeur.
Le granite est compatible avec l'usinage au diamant et le rodage manuel, ce qui permet d'affiner les surfaces de guidage selon les exigences du micron-. C'est l'une des raisons pour lesquelles le granit est utilisé dans les systèmes de guidage MMT de haute-précision, où la rectitude et la planéité sont fondamentales pour un mouvement d'axe reproductible.reitz-natursteintechnik
Dans nos travaux sur les assemblages de granit de précision, le plan d’inspection final est généralement discuté avant le démarrage de la production. Les grandes bases de MMT nécessitent souvent plus qu'un rapport de planéité. Les clients peuvent avoir besoin de parallélisme entre les surfaces des rails de guidage, d'équerrage entre les références verticales et horizontales, de vérification de l'emplacement des inserts ou de contrôles d'assemblage avec des rails métalliques collés. La méthode d'inspection doit correspondre à la fonction du composant, et pas seulement au titre du dessin.
Vibration, masse et répétabilité des mesures
Une MMT est sensible aux vibrations causées par la circulation piétonnière, les systèmes à air comprimé-, les machines-outils à proximité, les équipements de manutention et ses propres axes de mouvement. La masse et l'amortissement naturel du granit contribuent à créer une plate-forme mécanique de mesure plus silencieuse.
Cela ne remplace pas une fondation appropriée ni un système d'isolation-des vibrations. Les grandes MMT à portique peuvent nécessiter des structures montées au sol-, tandis que les machines plus petites peuvent utiliser des plaques de granit avec une isolation passive ou active. La base et le cadre de support doivent être sélectionnés dans le cadre de l'installation, car un excellent composant de granit ne peut pas compenser un sol instable ou des pieds de nivellement mal ajustés.
Le granit est également avantageux dans les environnements où les interférences magnétiques ou la corrosion peuvent poser problème. Sa nature non-magnétique et non-conductrice peut être utile autour du matériel de mesure sensible, tandis que sa résistance à la rouille réduit les besoins de maintenance par rapport aux surfaces ferreuses non protégées.
Du bloc de granit à l'assemblage de MMT
Une base en granit CMM n’est pas une dalle de pierre générique. La qualité des matériaux, la géométrie, la conception des plaquettes, la disposition des supports, la séquence d'usinage et la procédure d'inspection doivent tous être adaptés aux conditions de fonctionnement de la machine.
Pour une MMT à pont compacte, la base peut inclure des surfaces de support de pièce rodées-, des inserts intégrés pour les fixations et des références de guidage de précision. Une machine à portique plus grande peut nécessiter de longs rails en granit parallèles, des interfaces au sol, plusieurs références d'assemblage, des dispositions d'acheminement des câbles- et des joints contrôlés avec les structures métalliques. Les systèmes MMT optiques et à balayage peuvent en outre nécessiter des finitions à faible -réflectivité, des passages de câbles protégés et des interfaces de capteur soigneusement placées.
UNPARALLELED® fabrique des pièces mécaniques en granit CMM sur mesure, notamment des bases en granit, des guides, des structures de pont, des colonnes et des composants d'assemblage, sur la base des dessins du client et des exigences de mesure. L'objectif pratique n'est pas de traiter le granit comme un produit autonome-, mais de fournir une structure de référence contrôlée qui peut être intégrée aux rails, roulements, entraînements, balances et fixations du client.
Sélection et spécification des composants de granit
Les acheteurs en ingénierie doivent définir les éléments suivants avant de demander un devis pour des pièces en granit CMM :
Dimensions requises, capacité de charge et disposition des points de support-.
Tolérances critiques de planéité, de rectitude, de parallélisme et d'équerrage.
Emplacements des-faces de travail et surfaces non-de travail protégées.
Exigences relatives au matériau d'insertion, à la norme de filetage, à l'espacement, à la profondeur et à l'extraction-.
Interfaces de routage de rails, de-paliers, d'encodeurs, de capteurs et de câbles-.
Plage de température de fonctionnement et conditions ambiantes de mesure.
Rapport d'étalonnage requis, traçabilité, points d'acceptation et méthode d'emballage.
La meilleure structure de granit CMM est celle spécifiée dans le cadre du budget de précision complet de la machine. Lorsque leurs matériaux, leur géométrie, leurs interfaces et leurs critères d'inspection sont alignés sur l'application, les pièces mécaniques en granit d'ultra-précision fournissent la base stable requise par une mesure de coordonnées fiable.