Precisão da Máquina de Medição por Coordenadas no chão de fábrica

Precisão da Máquina de Medição por Coordenadas no chão de fábrica

A precisão da máquina de medição por coordenadas (MMC) é dependente do ambiente térmico em que opera. As alterações de temperatura expandem, contraem e, em alguns casos, distorcem de forma não linear as balanças, estruturas da máquina e artefatos sendo medidos.

Embora muitas vezes compensadas em uma variedade de formas, estas mudanças induzidas termicamente podem conduzir à incerteza de medida significativa, particularmente no contexto de medição no chão da fábrica, onde a temperatura pode ser difícil de controlar. Com a tendência cada vez mais contínua de mover a inspeção dimensional dos laboratórios de metrologia termicamente controlados para o chão de fábrica, a compreensão de como a temperatura afeta a precisão da MMC é mais importante do que nunca.

Tradicionalmente, a dependência térmica de precisão de uma MMC foi especificada usando faixas largas de temperatura centradas em cerca de 20°C (68 ° F). Por exemplo, um fabricante pode especificar um erro máximo admissível hipotético da MMC de indicação para a medição do tamanho, MPEE, de acordo com ISO 10360-2 em uma faixa de temperatura de 18-22°C (64-72°F) como: MPEE = 3,0 + 3,0 * L / 1000
Onde MPEE é em mícrons, e L é o comprimento da medida em milímetros.
Embora esta seja uma forma lógica (tanto para o fabricante da MMC como para o cliente) para especificar a dependência da temperatura de precisão da MMC para uma máquina em um ambiente de laboratório, a lógica se desfaz para máquinas instaladas e usadas em um ambiente onde a temperatura não é bem controlada ao longo de ambas as escalas de tempo longas e curtas.

Enquanto uma única especificação de faixa de temperatura (se é ampla ou estreita) é conveniente para o fabricante da MMC, o cliente fica com apenas o fabricante de conservador, mas não terrivelmente estimativa detalhada de como precisão da máquina muda com a temperatura. Afinal, um cliente principal razão comprar uma máquina de chão de fábrica é para posicioná-lo em um local onde a temperatura ambiente será, com toda a probabilidade, afetam a precisão da medição da MMC.

Especificações Stair-Step

Normalmente, os fabricantes MMC têm tentado lidar com esse problema, especificando a precisão por meio de múltiplas faixas de temperatura. Novamente, considere uma MMC hipotética com precisão especificada como:

MPEE = 3.0 + 3.0 * L / 1000 (18-22°C)
MPEE = 3.3 + 4.2 * L / 1000 (16-26°C)
MPEE = 3.5 + 5.0 * L / 1000 (15-30°C)

Com um comprimento de medição L de 500 milímetros, este é representado graficamente como uma função da temperatura ambiente etapa

chart 1

Especificações térmicas contínuas
Considerando a física envolvida quando as estruturas de metrologia expandem, contraem e distorcem com mudanças de temperatura, nós intuitivamente sabemos que este tipo de função é impreciso. Estruturas de metrologia normalmente não apresentam alterações na precisão em função da temperatura, com degradações instantâneas na precisão que ocorrem quando a temperatura cruza algum valor limiar. Ou, se eles existissem, nós provavelmente não iríamos querer fazer medições com eles.

Claramente, uma descrição mais detalhada de precisão da MMC em diversas condições de temperatura ambiente é necessária em ambientes que não têm controles térmicos suficientes. Uma alternativa mais fisicamente realista é a especificação de precisão como uma função contínua da temperatura ambiente. E do ponto de vista pragmático do metrologista ou engenheiro de qualidade, é eminentemente mais útil.

Para ilustrar, vamos dar uma olhada em uma MMC real. Considere a declaração precisão de 4.5.4 SF da MMC chão de fábrica:  MPEE = 3.1 + 0.05 * ∆T + (3.0 + 0.2 * ∆T) * L / 1000 (15-40°C)
Onde ?
T é a saída da temperatura ambiente de 20°C.
>Mais uma vez, vamos considerar um comprimento de medição de 500 mm e considerar MPEE como uma função da temperatura ambiente. Desta vez encontramos um resultado mais fisicamente intuitivo e um que seja muito mais útil para praticante de metrologia.

A utilidade é ainda demonstrada quando exibimos no mesmo gráfico do exemplo hipotético anterior onde o desempenho foi especificado mais de uma série de amplas faixas térmicas.

Além de proporcionar ao usuário uma imagem mais precisa da exatidão da MMC em temperaturas variadas, uma especificação contínua é uma forma compacta e elegante de definir especificações de precisão da máquina e é particularmente adequada para serem incorporadas a relatórios automatizados dos resultados de medição.

chart 2 Variação de temperatura ao longo do tempo Outro fator a levar em consideração quando um estiver equipado com uma especificação de variação de temperatura ampliada, contínua ou não, é a temperatura permitida mudanças que o fabricante especifica ao longo do tempo. Normalmente, esta é expressa como a mudança dentro de 1 hora e um período de 24 horas. Esta especificação diz ao utilizador quanto de variação de temperatura pode ocorrer durante um determinado intervalo de tempo, a fim de manter o desempenho da precisão especificada. A mudança maior permitida em um determinado período, a máquina é mais capaz de lidar com a mudança de condições térmicas da fábrica.

Conselhos práticos para implantação de MMC de chão de fábrica Ao escolher implantar uma MMC no chão de fábrica, é importante avaliar as tarefas de medição a serem realizadas e calcular uma estimativa de incerteza. Em seguida, calcular a precisão da máquina usando uma especificação térmica contínua em todas as diferentes temperaturas que sua fábrica pode encontrar, certificando-se que você não exceda a variação térmica total por hora ou por dia. Isso proporciona a precisão esperada da máquina a qualquer hora do dia. Se a precisão da máquina for aceitável para o seu orçamento de incerteza em todos os momentos, ótimo! Você pode usar a sua máquina durante todo o dia. Se não, então você deve considerar alternativas, como só utilizar a máquina em determinados momentos do dia, ou medir peças com tolerâncias menos rígidas durante períodos em que a fábrica estiver mais quente.

O uso de uma MMC com uma especificação térmica contínua no chão de fábrica equipa o usuário da MMC com uma imagem mais completa do desempenho esperado de uma máquina em um ambiente não controlado. Isso permite uma melhor tomada de decisão e mais confiança no resultado da medição. Uma dessas MMC é a máquina de chão de fábrica 4.5.4SF.

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