Este artículo parte de la repetibilidad de los resultados de las mediciones y explica por qué la base, la columna, el eje de movimiento y la interfaz óptica deben diseñarse y aceptarse como un sistema estructural.
La planitud calificada de una sola parte estructural no significa que toda la máquina sea estable; Se debe verificar la rigidez del conjunto, la referencia de movimiento, la temperatura, la vibración y el estado de bloqueo. El proceso específico aún debe confirmarse combinando el eje de medición, la relación entre la columna y el banco de trabajo, la rigidez estructural, el aislamiento de vibraciones, las condiciones de temperatura, los puntos de referencia de movimiento y los procedimientos de nueva prueba.
Problemas, causas, controles y evidencias
| Problema | Causa probable | Acción de control | Evidencia de aceptación |
|---|---|---|---|
| La repetibilidad del escaneo de contorno es pobre | Rigidez de base/columna, actitud del riel o vibración ambiental insuficientes | Unifique los puntos de referencia estructurales y verifique la rigidez del ensamblaje y las condiciones de aislamiento de vibraciones. | Geometría estructural, condiciones de vibración y datos de escaneo repetidos. |
| El campo de visión del microscopio está desenfocado después de moverse. | La relación entre el plano de la mesa, la verticalidad de la columna y el eje óptico es inconsistente | Controlar superficies de movimiento e interfaces ópticas en un sistema de coordenadas común | Cambios de plano focal y registros de reproducción de posición a lo largo de todo el trazo. |
| Se califica una sola pieza pero toda la máquina se desvía | El bloqueo, los gradientes de temperatura o las fuerzas del cable cambian la configuración del conjunto | Estabilización térmica según el estado completo de la máquina y nueva medición de geometrías clave | Temperatura, condiciones de bloqueo y curvas de deriva. |
Los componentes estructurales sirven a la cadena de medición más que a la apariencia.
Un perfilómetro se basa en el movimiento de una sonda o sensor óptico a lo largo de un punto de referencia, y un microscopio de medición se basa en un objetivo, una mesa de trabajo y una regla para establecer coordenadas. Pequeñas deformaciones en la base, columnas y soportes de montaje entran directamente en la cadena de medición. La revisión del dibujo debe inferir las características estructurales a partir de la ruta de error entre el objeto medido, el sensor, el eje de movimiento y el soporte de la muestra, en lugar de simplemente juzgar la estabilidad basándose en "placa gruesa, base grande".
El punto de referencia común conecta la base, la columna y el banco de trabajo.
Los planos de base, las superficies de montaje de columnas, los hombros de los rieles y las interfaces del cabezal óptico deben referenciarse a un dato común rastreable. Si es mejor montar cada pieza por separado, es posible que los ejes no sean ortogonales o que el plano focal cambie con la carrera después del montaje. Las interfaces clave deben mecanizarse finamente con una sujeción estable. La superficie de posicionamiento del conjunto debe evitar el contacto falso causado por chaflanes, recubrimientos o rebabas, y se debe especificar la secuencia de apriete.
Las bases, columnas e interfaces deben mecanizarse alrededor de un sistema de coordenadas de medición común.
La rigidez y la vibración se evalúan por dirección.
Una estructura de medición de alta calidad no solo debe soportar cargas estáticas, sino también suprimir las respuestas causadas por vibraciones externas y aceleración y desaceleración del movimiento. La rigidez estructural puede variar mucho en las direcciones vertical y horizontal, y las extensiones de mesa, las alturas de las columnas y los tirones de cables también pueden cambiar los modos locales. La descripción del equipo de aislamiento de vibraciones de Taylor Hobson enfatiza un soporte rígido y estable; La solución estructural o de aislamiento debe seleccionarse en función del espectro de vibración del sitio para un proyecto específico.
La estabilidad térmica determina la deriva a largo plazo
La expansión térmica de los materiales, la ubicación de la fuente de calor y los gradientes ambientales pueden alterar la altura del eje óptico, la rectitud de la guía y las lecturas de escala. Se debe lograr la estabilidad térmica antes del acabado y la inspección, y la temperatura debe registrarse en el informe; Después de la instalación también se deben respetar el tiempo de calentamiento y la deriva a largo plazo. Los catálogos de equipos de medición, como Mitutoyo, a menudo brindan rendimiento en condiciones de temperatura específicas, lo que demuestra que las condiciones de medición son una parte integral de las especificaciones.
El eje posterior al montaje, la vibración y la repetibilidad requieren una verificación a nivel del sistema.
El tratamiento de la superficie no debe dañar la interfaz funcional.
Las piezas estructurales de aluminio suelen estar anodizadas o recubiertas, y las piezas de hierro fundido y acero pueden pintarse o protegerse contra la oxidación. El espesor de la capa de tratamiento, los bordes enmascarados y la acumulación de rociado pueden cambiar la superficie de montaje y las rutas térmicas/de tierra. Las interfaces funcionales deben abordar claramente las dimensiones delanteras y traseras, los requisitos de enmascaramiento y de reinspección. La gran estructura de eliminación también debe estabilizarse después del mecanizado de desbaste y disponerse para volver a realizar pruebas en estado libre.
Verificación completa de la máquina de la geometría de la conexión y la repetibilidad
La aceptación de piezas puede verificar las posiciones plana, vertical, lineal y del sistema de orificios, y después del ensamblaje, se deben verificar el movimiento de la mesa, los cambios del plano focal, las trayectorias de la sonda y las mediciones repetidas. Los datos de perfiladores ópticos como ZYGO también enfatizan el impacto de la vibración en la calidad de la medición. La calificación final debe basarse en los resultados aprobados de calibración y repetibilidad de toda la máquina, en lugar de aplicar los parámetros nominales de un instrumento comercial.
Resumen
La planitud calificada de una sola parte estructural no significa que toda la máquina sea estable; Se debe verificar la rigidez del conjunto, la referencia de movimiento, la temperatura, la vibración y el estado de bloqueo. El proceso específico aún debe confirmarse combinando el eje de medición, la relación entre la columna y el banco de trabajo, la rigidez estructural, el aislamiento de vibraciones, las condiciones de temperatura, los puntos de referencia de movimiento y los procedimientos de nueva prueba.
FAQ
Cuanto más pesada sea la base, más estable será la medición.
No necesariamente. La masa, la rigidez, los modos, el aislamiento, el soporte y los gradientes térmicos determinan la estabilidad.
¿Se pueden informar y aceptar todas las piezas estructurales como piezas únicas?
Los informes de una sola pieza son necesarios pero no suficientes, y se requiere una verificación posterior al ensamblaje de las relaciones de los ejes y la repetibilidad de las mediciones.
¿Se puede utilizar la aleación de aluminio como piezas estructurales de alta precisión?
Sí, pero es necesario controlar el estado del material, la tensión residual, la expansión térmica, las conexiones y el tratamiento de la superficie.
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