La plupart desMachines CMM (machines de mesure de coordonnéessont fabriqués parcomposants en granit.
Une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) est un appareil de mesure polyvalent qui a acquis de nombreuses fonctions dans l'environnement de production, notamment dans les laboratoires de contrôle qualité traditionnels et, plus récemment, en soutien direct à la production sur les lignes de fabrication, même dans des environnements difficiles. Le comportement thermique des règles des codeurs de la MMT est un facteur important à prendre en compte selon ses fonctions et son application.
Dans un article récemment publié par Renishaw, le sujet des techniques de montage d'échelles d'encodeur flottantes et maîtrisées est abordé.
Les échelles de mesure sont soit thermiquement indépendantes de leur support (échelles flottantes), soit thermiquement dépendantes de celui-ci (échelles étalonnées). Une échelle flottante se dilate et se contracte selon les caractéristiques thermiques de son matériau, tandis qu'une échelle étalonnée se dilate et se contracte au même rythme que le support. Les techniques de montage des échelles de mesure offrent divers avantages selon les applications : l'article de Renishaw présente le cas où une échelle étalonnée peut être préférable pour les machines de laboratoire.
Les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) sont utilisées pour acquérir des données de mesure tridimensionnelles sur des composants usinés de haute précision, tels que des blocs-moteurs et des aubes de turboréacteurs, dans le cadre d'un processus de contrôle qualité. Il existe quatre types principaux de MMT : à pont, à bras cantilever, à portique et à bras horizontal. Les MMT à pont sont les plus courantes. Dans une MMT à pont, une broche (axe Z) est montée sur un chariot se déplaçant le long du pont. Le pont est guidé par deux glissières selon l'axe Y. Un moteur entraîne l'un des bras du pont, tandis que l'autre est généralement fixe : la structure du pont est généralement guidée/supportée par des paliers aérostatiques. Le chariot (axe X) et la broche (axe Z) peuvent être entraînés par une courroie, une vis sans fin ou un moteur linéaire. Les MMT sont conçues pour minimiser les erreurs non répétables, car celles-ci sont difficiles à compenser par la commande numérique.
Les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) hautes performances sont composées d'un banc en granit à forte inertie thermique et d'une structure portique/pont rigide, avec une broche à faible inertie sur laquelle est fixé un capteur mesurant les caractéristiques de la pièce. Les données générées permettent de garantir la conformité des pièces aux tolérances prédéterminées. Des codeurs linéaires de haute précision sont installés sur les axes X, Y et Z, qui peuvent atteindre plusieurs mètres de longueur sur les machines de grande taille.
Une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) typique à pont en granit, utilisée dans une salle climatisée à une température moyenne de 20 ± 2 °C (la température ambiante subissant trois cycles par heure), permet au granit, matériau à forte inertie thermique, de maintenir une température moyenne constante de 20 °C. Un codeur linéaire flottant en acier inoxydable, installé sur chaque axe de la MMT, est largement indépendant du substrat en granit et réagit rapidement aux variations de température ambiante grâce à sa conductivité thermique élevée et à sa faible inertie thermique, nettement inférieure à celle de la table en granit. Ceci induit une dilatation ou une contraction maximale de l'échelle d'environ 60 µm sur un axe typique de 3 m. Cette dilatation peut engendrer une erreur de mesure importante, difficile à compenser en raison de sa nature variable dans le temps.
Dans ce cas, l'utilisation d'une échelle étalonnée sur substrat est préférable : une telle échelle ne se dilaterait qu'avec le coefficient de dilatation thermique (CDT) du substrat en granit et, par conséquent, serait peu sensible aux faibles variations de température ambiante. Il convient toutefois de tenir compte des variations de température à plus long terme, car celles-ci affectent la température moyenne d'un substrat à forte inertie thermique. La compensation de température est simple, le contrôleur n'ayant qu'à compenser le comportement thermique de la machine, sans tenir compte de celui de l'échelle codeuse.
En résumé, les systèmes d'encodeurs à échelles étalonnées sur substrat constituent une excellente solution pour les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) de précision utilisant des substrats à faible coefficient de dilatation thermique et à forte inertie thermique, ainsi que pour d'autres applications exigeant des performances métrologiques élevées. Parmi les avantages des échelles étalonnées figurent la simplification des régimes de compensation thermique et la réduction potentielle des erreurs de mesure non reproductibles dues, par exemple, aux variations de température ambiante autour de la machine.
Date de publication : 25 décembre 2021