Waarom graniet wordt gebruikt voor CMM-bases en precisiemeetmachines

Een coördinatenmeetmachine (CMM) is ontworpen om de geometrie van precisiecomponenten met een hoge mate van nauwkeurigheid en herhaalbaarheid te meten.

Hoewel veel aandacht doorgaans uitgaat naar de sonde, de weegschaal, de software en het bewegingssysteem, is de structurele basis van de CMM net zo belangrijk.

De machinebasis en anderestructurele componentenmoet een stabiele geometrische referentie bieden voor het gehele meetsysteem.

Dit is een van de redenen waarom precisiegraniet veel wordt gebruikt in CMM-basissenprecisie meetmachines.

Graniet combineert verschillende kenmerken die waardevol zijn voor metrologische toepassingen, waaronder maatvastheid, thermisch gedrag, trillingsdemping en de mogelijkheid om nauwkeurig te worden geslepen en gelept om stabiele referentieoppervlakken te creëren.

Maar waarom is graniet geschikt voor CMM’s? Welke granietcomponenten worden in een CMM gebruikt? En waar moeten ingenieurs rekening mee houden bij het selecteren van een granieten CMM-basis?

In deze gids wordt de rol van precisiegraniet in CMM's en andere precisiemeetapparatuur uitgelegd.

1. Wat is een CMM?

Een coördinatenmeetmachine, algemeen bekend als een CMM, is een precisiemeetsysteem dat wordt gebruikt om de geometrische kenmerken van een fysiek object te bepalen.

Afhankelijk van de machineconfiguratie kan een CMM kenmerken meten zoals:

Lengte

Breedte

Hoogte

Diameter

Positie

Rechtheid

Vlakheid

Parallellisme

Loodrechtheid

Profiel

Geometrische relaties tussen kenmerken

CMM's worden veel gebruikt in:

Precisiebewerking

Automobielproductie

Lucht- en ruimtevaart

Halfgeleiderapparatuur

Elektronica

Medische apparaten

Optische productie

Gereedschapsinspectie

Algemene metrologie

Omdat de CMM zelf wordt gebruikt om precisiecomponenten te meten, is de structurele stabiliteit ervan van fundamenteel belang voor de kwaliteit van de meetresultaten.

2. Waarom is de CMM-basis zo belangrijk?

De CMM-basis vormt de structurele referentie voor het meetsysteem.

Afhankelijk van het machineontwerp kan de basis het volgende ondersteunen:

Lineaire geleidingen

Luchtlagers

Schubben

Kolommen

Bruggen

Werkstukken

Meet armaturen

Bewegingscomponenten

Elke geometrische verandering in de basis kan mogelijk de positie van de erop gemonteerde componenten beïnvloeden.

Veranderingen in bijvoorbeeld:

Vlakheid

Rechtheid

Parallellisme

Loodrechtheid

Thermische vervorming

Structurele trillingen

kan het totale meetsysteem beïnvloeden.

Daarom verdienen de materiaal- en productiekwaliteit van een CMM-granieten basis zorgvuldige overweging tijdens het machineontwerp.

3. Waarom wordt graniet gebruikt voor CMM-bases?

Er is niet één kenmerk dat graniet geschikt maakt voor CMM’s.

Het is eerder de combinatie van verschillende materiaal- en productiekenmerken.

De belangrijkste overwegingen zijn onder meer:

1. Dimensionale stabiliteit

2. Thermisch gedrag

3. Trillingsdemping

4. Precisie-oppervlakteafwerking

5. Corrosiebestendigheid

6. Geometrische stabiliteit op lange termijn

Samen maken deze kenmerken precisiegraniet geschikt voor veel metrologische structuren.

4. Dimensionale stabiliteit van precisiegraniet

CMM's vereisen een stabiele geometrische referentie.

Als de draagconstructie onder normale bedrijfsomstandigheden van vorm verandert, kan het meetsysteem worden beïnvloed.

Precisiegraniet wordt veel gebruikt omdat correct geselecteerd en verwerkt graniet een stabiel structureel platform voor meetapparatuur kan bieden.

Het belangrijke punt is dat de prestaties van een granietcomponent van meer afhangen dan alleen de naam van het materiaal.

Materiaalkeuze, blokkwaliteit, componentgeometrie, spanningsomstandigheden, bewerkingsproces en eindinspectie hebben allemaal invloed op het eindproduct.

Een professionele fabrikant van precisiegraniet moet daarom het hele productieproces controleren en niet alleen maar een stuk steen leveren.

5. Thermische stabiliteit en CMM-nauwkeurigheid

Temperatuur is een kritische factor in precisiemetrologie.

Elk materiaal reageert op temperatuurveranderingen.

Wanneer een machinestructuur uitzet of samentrekt, kunnen de relatieve posities van de sonde, de schaal, de geleiding en het werkstuk veranderen.

Dit is vooral belangrijk bij het meten van componenten met nauwe maattoleranties.

Graniet is aantrekkelijk voor CMM-constructies vanwege zijn thermische eigenschappen en relatief lage thermische uitzetting vergeleken met veel gangbare metalen constructiematerialen.

Ingenieurs moeten echter voorkomen dat materiaalkeuze als de enige oplossing voor thermische fouten wordt beschouwd.

Bij een compleet CMM-systeem moet ook rekening worden gehouden met:

Omgevingstemperatuur

Temperatuurgradiënten

Machine opwarmen

Werkstuktemperatuur

Milieucontrole

Structurele geometrie

Meetcompensatie

Om deze reden worden uiterst nauwkeurige CMM-installaties vaak gebruikt in gecontroleerde metrologische omgevingen.

6. Trillingsdemping in CMM-toepassingen

CMM's zijn meetsystemen in plaats van zware snijmachines.

Dit betekent dat externe trillingen een belangrijke overweging kunnen worden.

Potentiële trillingsbronnen zijn onder meer:

CNC-machines in de buurt

Motoren

Compressoren

Pompen

Fans

Productieapparatuur

Trillingen van gebouwen

Verkeer en industriële activiteit

Zelfs relatief kleine mechanische storingen kunnen gevoelige meetsystemen beïnvloeden.

Graniet heeft inherente dempingseigenschappen die het aantrekkelijk maken voor trillingsgevoelige toepassingen.

Dit is een van de redenen waarom precisiegranietconstructies vaak worden overwogen vanwege:

CMM's

Optische meetsystemen

Precisie-inspectieapparatuur

Halfgeleiderinspectie

Lasermeetsystemen

Luchtdragende platforms

Niettemin zijn de trillingsprestaties afhankelijk van het volledige systeem.

Het ontwerp van de fundering, de machinestructuur, de montage, de isolatie en de omgevingscondities moeten allemaal in overweging worden genomen.

7. Welke granietcomponenten worden in een CMM gebruikt?

Een CMM bestaat niet noodzakelijkerwijs uit één enkele granieten basis.

Afhankelijk van de machinearchitectuur kan precisiegraniet voor meerdere structurele componenten worden gebruikt.

Voorbeelden zijn onder meer:

Granieten CMM-basis

De basis vormt de belangrijkste structurele en geometrische referentie voor de machine.

Granieten CMM-brug

Een granieten brug kan een stabiele structuur bieden voor de meetas en bijbehorende componenten in geschikte CMM-ontwerpen.

Granieten kolommen

Granieten kolommen kunnen worden gebruikt als structurele ondersteuning in bepaalde meetmachineconfiguraties.

Granieten geleidestructuren

Nauwkeurig bewerkte granietconstructies kunnen geleidingen, luchtlagers of andere bewegingscomponenten ondersteunen.

Granieten meetplatforms

Granieten platforms kunnen stabiele referentieoppervlakken bieden voor metingen en inspectie.

Aangepaste granietcomponenten

Gespecialiseerde CMM-fabrikanten hebben mogelijk componenten nodig met:

Montage gaten

Inzetstukken met schroefdraad

Referentie-oppervlakken

Slots

Uitsparingen

Precisiedatumfuncties

Geïntegreerde montage-interfaces

Deze functies kunnen tijdens het ontwerp- en fabricageproces worden geïntegreerd, afhankelijk van de machinevereisten.

8. Granieten CMM-basis versus gietijzeren CMM-basis

Ingenieurs kunnen ook gietijzer overwegen bij het ontwerpen van een CMM-constructie.

Beide materialen kunnen met succes worden gebruikt in precisiemachines, maar hun kenmerken zijn verschillend.

Het doel van deze vergelijking is niet om te suggereren dat graniet gietijzer in elke CMM zou moeten vervangen.

In plaats daarvan moet het materiaal worden geselecteerd op basis van de specifieke vereisten van de machine.

Voor metrologiesystemen waarbij maatvastheid, thermisch gedrag en trillingsbeheersing belangrijk zijn, kan graniet een bijzonder aantrekkelijke oplossing zijn.

9. De productie van granieten CMM-basis vereist precisieverwerking

A precisie CMM-basiswordt niet geproduceerd door simpelweg een groot blok graniet te zagen.

Het productieproces kan meerdere fasen omvatten.

Een typische workflow kan het volgende omvatten:

Selectie van grondstoffen

↓

Blok snijden

↓

Ruwe bewerking

↓

Precisie slijpen

↓

Fijn slijpen/leppen

↓

Dimensionale inspectie

↓

Laatste verificatie

Elke fase draagt ​​bij aan de uiteindelijke geometrie en oppervlaktekwaliteit.

Voor grote granieten componenten wordt de productiecapaciteit bijzonder belangrijk.

Hoe groter het onderdeel, hoe lastiger het kan zijn om het volgende te controleren:

Vlakheid

Rechtheid

Parallellisme

Loodrechtheid

Oppervlakteafwerking

Structurele stabiliteit

Dit is de reden waarom grootformaat CMM-granietcomponenten moeten worden vervaardigd door leveranciers met de juiste apparatuur en ervaring.

10. Meetcapaciteit is net zo belangrijk als productiecapaciteit

Er is een fundamenteel principe bij precisieproductie:

Als u een kenmerk niet nauwkeurig kunt meten, kunt u het ook niet op betrouwbare wijze volgens de vereiste specificatie vervaardigen.

Dit principe is vooral belangrijk voor CMM-granietcomponenten.

Een fabrikant kan over grote bewerkingsapparatuur beschikken, maar dat alleen bewijst niet dat het voltooide onderdeel aan de vereiste tolerantie kan voldoen.

De leverancier moet ook over geschikte metrologische apparatuur en gekwalificeerde inspectieprocedures beschikken.

UNPARALLELED® maakt gebruik van precisiemeetapparatuur van internationaal erkende fabrikanten, waaronder:

Mahr

Mitutoyo

WILER

Renishaw

De meetmogelijkheden van het bedrijf omvatten precisie-indicatoren, elektronische waterpassen, oppervlakteruwheidsmetingen en laserinterferometrie.

UNPARALLELED® stelt tevens dat haar meetapparatuur wordt ondersteund door kalibratiecertificaten van gekwalificeerde metrologische instellingen, met herleidbaarheid naar nationale meetstandaarden.

Voor klanten die op maat gemaakte CMM-granietcomponenten kopen, is inspectiecapaciteit daarom een ​​belangrijk onderdeel van de leveranciersevaluatie.

11. Milieucontrolezaken voor CMM-granietcomponenten

Een granieten component met hoge precisie kan niet onafhankelijk van zijn omgeving worden geëvalueerd.

Temperatuur, vochtigheid, trillingen en stabiliteit van de fundering kunnen allemaal de precisiemeting beïnvloeden.

UNPARALLELED® exploiteert productie- en inspectieruimtes met gecontroleerde temperatuur en vochtigheid voor precisieproductie.

Het bedrijf stelt dat zijn gecontroleerde omgeving een grote precisiewerkplaats omvat met een speciaal ontworpen fundering en trillingscontrolemaatregelen.

Ook voor de assemblage van granietcomponenten wordt gebruik gemaakt van een aparte gecontroleerde en schone montageomgeving.

Deze omgevingscontroles zijn met name relevant voor precisiecomponenten die worden gebruikt bij:

CMM's

Halfgeleiderapparatuur

Optische inspectie

Lasermeting

Precisie automatisering

Het doel is om een ​​stabiele omgeving te bieden waarin de productie- en meetomstandigheden zo consistent mogelijk kunnen worden gecontroleerd.

12. Waarom granietkwaliteit belangrijk is

Bij het selecteren van een granieten CMM-basis moeten ingenieurs zich afvragen welk type graniet daadwerkelijk wordt gebruikt.

Natuurlijk graniet is geen enkel uniform materiaal.

Verschillende stenen kunnen verschillende hebben:

Dikte

Minerale samenstelling

Hardheid

Thermische kenmerken

Homogeniteit

Structurele eigenschappen

UNPARALLELED® gebruikt UNPARALLELED® zwart graniet voor zijn precisiegranietcomponenten.

Het bedrijf stelt dat het geselecteerde graniet een dichtheid heeft van ongeveer 3.100 kg/m³.

Voor veeleisende metrologische toepassingen moet de materiaalkeuze gebaseerd zijn op gedocumenteerde materiaaleigenschappen en de vereisten van de specifieke toepassing.

Een professionele leverancier moet het gebruikte materiaal kunnen uitleggen en indien nodig relevante technische informatie kunnen verstrekken.

13. Hoe nauwkeurig kan een granieten CMM-basis zijn?

Het antwoord hangt af van het specifieke onderdeel.

Er is geen enkele nauwkeurigheidswaarde die van toepassing is op elke granieten CMM-basis.

De vereiste tolerantie is afhankelijk van:

Componentgrootte

Geometrie

Graniet materiaal

Machine-architectuur

Sollicitatie

Meetmethode

Omgevingsomstandigheden

Klantspecificaties

Belangrijke geometrische kenmerken kunnen zijn:

Vlakheid

Rechtheid

Parallellisme

Loodrechtheid

Positienauwkeurigheid

Oppervlakteruwheid

Om deze reden moeten klanten technische tekeningen of gedetailleerde specificaties verstrekken wanneer ze een offerte aanvragen voor een op maat gemaakt CMM-granietonderdeel.

Hierdoor kan de fabrikant vóór de productie de geometrie, het productieproces en de inspectiemethode evalueren.

14. Toepassingen die verder gaan dan CMM's

Dezelfde eigenschappen die graniet aantrekkelijk maken voor CMM-constructies kunnen ook andere precisieapparatuur ten goede komen.

Halfgeleiderapparatuur

Granieten componenten kunnen worden gebruikt als structurele basis en platforms voor precisie-halfgeleiderproductie- en inspectieapparatuur.

Optische inspectie

Stabiele granietconstructies kunnen optische en op visie gebaseerde inspectiesystemen ondersteunen.

Laserapparatuur

Precisielasersystemen kunnen stabiele structuren vereisen voor optische en bewegingscomponenten.

Precisie automatisering

Granieten onderstellen kunnen worden gebruikt in precisiepositioneringssystemen, XY-tafels en lineaire bewegingsapparatuur.

Metrologische apparatuur

Graniet is breed toepasbaar op meetplatforms, inspectiebases en andere metrologische constructies.

Precisie-CNC

Geselecteerde precisiebewerkingssystemen kunnen ook granietstructuren gebruiken waarbij thermische en trillingseigenschappen belangrijk zijn.

15. Hoe u een granieten CMM-basisfabrikant kiest

Het selecteren van de juiste leverancier is net zo belangrijk als het selecteren van het juiste materiaal.

Overweeg de volgende vragen voordat u een bestelling plaatst.

Heeft de fabrikant controle over de grondstof?

Vraag naar granietsoort, materiaaleigenschappen en materiaalkeuze.

Kan de fabrikant de benodigde afmetingen verwerken?

Grote CMM-constructies vereisen de juiste snij-, slijp- en handlingmogelijkheden.

Beschikt de fabrikant over precisieslijpapparatuur?

Het productieproces moet in staat zijn de gespecificeerde geometrie te bereiken.

Kan de fabrikant het voltooide onderdeel meten?

De inspectiecapaciteit moet overeenkomen met de vereiste tolerantie.

Zijn meetinstrumenten gekalibreerd?

Kalibratie en traceerbaarheid van metingen zijn belangrijk voor internationale precisieprojecten.

Kan de fabrikant met internationale standaarden werken?

Dit kan vooral belangrijk zijn voor klanten in Europa, Noord-Amerika en Azië.

Kan de leverancier interfaces op maat vervaardigen?

CMM-componenten vereisen vaak gaten, inzetstukken, referentiepunten en andere aangepaste structuren.

Kan de leverancier de technische ontwikkeling ondersteunen?

Bij op maat gemaakte apparatuur kan vroege communicatie tussen de CMM-ontwerper en de granietfabrikant latere productieproblemen voorkomen.

16. Waarom kiezen voor UNPARALLELED® voor CMM-granietcomponenten?

UNPARALLELED® is gespecialiseerd in precisiegranietcomponenten en precisiemeetinstrumenten voor veeleisende industriële toepassingen.

De mogelijkheden van precisiegraniet omvatten:

CMM granieten basissen

Granieten machinebasissen

Granieten bruggen

Granieten kolommen

Granieten platforms

Granieten geleidingsstructuren

Granieten luchtlagers

Op maat gemaakte granieten componenten

Granieten meetinstrumenten

Het bedrijf combineert productie op groot formaat, precisieslijpen, handmatige afwerking en metrologische inspectie.

De productiefaciliteiten zijn ontworpen om grote en zware precisieconstructies te verwerken, terwijl omgevingen met gecontroleerde temperatuur en vochtigheid precisie-inspectie en montage ondersteunen.

UNPARALLELED® heeft ook ervaring met het bedienen van klanten in sectoren, waaronder:

Metrologie

Halfgeleiderapparatuur

Precisiebewerking

Optische inspectie

Lasertechnologie

Automatisering

Geavanceerde productie

Voor projecten op maat kunnen klanten tekeningen, specificaties en toepassingsvereisten verstrekken voor technische evaluatie.

17. Welke informatie moet u verstrekken bij het bestellen van een granieten CMM-basis?

Voor een op maat gemaakt granieten CMM-onderdeel kan het verstrekken van volledige technische informatie het offerte- en engineeringproces veel efficiënter maken.

Aanbevolen informatie omvat:

Basisafmetingen

Lengte

Breedte

Hoogte

Algemene geometrie

Nauwkeurigheidsvereisten

Vlakheid

Rechtheid

Parallellisme

Loodrechtheid

Oppervlakteruwheid

Interfaces

Montage gaten

Gaten met schroefdraad

Inzetstukken

Slots

Datum-kenmerken

Montageoppervlakken voor geleidingsrails

Bedrijfsomstandigheden

Temperatuur

Vochtigheid

Verwachte ladingen

Trillingen omgeving

Installatievoorwaarden

Sollicitatie

Bijvoorbeeld:

CMM
Halfgeleiderapparatuur
Optische inspectie
Lasermeting
Precisie automatisering

Hoe vollediger de technische informatie, hoe nauwkeuriger een granietfabrikant de productie- en inspectie-eisen kan beoordelen.

18. Precisiegraniet maakt deel uit van de CMM-nauwkeurigheidsketen

De nauwkeurigheid van een CMM komt niet alleen uit één component.

Het is het resultaat van het volledige systeem:

Machinestructuur

→

Granieten basis

→

Geleidingswegen

→

Bewegingssysteem

→

Schubben

→

Doorvragen

→

Controlesysteem

→

Kalibratie

→

Omgevingsomstandigheden

De granieten basis is daarom een ​​onderdeel van een veel grotere nauwkeurigheidsketen.

Zijn rol is het bieden van een stabiele en betrouwbare structurele referentie voor de erop gemonteerde componenten.

Voor veeleisende metrologische toepassingen kan het selecteren van de fabrikant van granietcomponenten vroeg in het machineontwikkelingsproces ingenieurs helpen de structuur, interfaces en inspectie-eisen te optimaliseren voordat de productie begint.

Conclusie: waarom graniet belangrijk blijft in CMM-ontwerp

Precisiegraniet wordt veel gebruikt in CMM's en precisiemeetmachines omdat het een combinatie van eigenschappen biedt die waardevol zijn voor metrologische toepassingen.

Deze omvatten:

Dimensionale stabiliteit

Gunstige thermische eigenschappen

Trillingsdemping

Corrosiebestendigheid

Precisie oppervlakteafwerking

Geometrische stabiliteit op lange termijn

De prestaties van een granieten CMM-basis hangen echter van meer af dan het materiaal zelf.

Materiaalkeuze, constructief ontwerp, precisieverwerking, meetmogelijkheden, omgevingscontrole en installatie zijn allemaal van belang.

Om deze reden is het kiezen van een gekwalificeerde fabrikant van precisiegraniet een belangrijk onderdeel van de CMM-ontwikkeling.

Op zoek naar een aangepaste CMM granieten basis?

UNPARALLELED® produceert precisiegranieten CMM-basissen en op maat gemaakte granieten componenten voor metrologie-, halfgeleider-, optische, laser- en precisieautomatiseringstoepassingen.

Als u een tekening, maatvereisten of een specifieke CMM-toepassing heeft, neem dan contact op met ons engineeringteam om uw project te bespreken.

UNPARALLELED® - De precisiebranche kan niet te veeleisend zijn.