Tecnologia di misurazione per il granito: precisione al micron
Il granito soddisfa i requisiti della moderna tecnologia di misurazione nell'ingegneria meccanica. L'esperienza nella produzione di banchi di misura e di prova e di macchine di misura a coordinate ha dimostrato che il granito presenta vantaggi netti rispetto ai materiali tradizionali. Il motivo è il seguente.
Lo sviluppo della tecnologia di misurazione negli ultimi anni e decenni continua a essere entusiasmante ancora oggi. Inizialmente, metodi di misurazione semplici come tavole di misura, banchi di misura, banchi di prova, ecc. erano sufficienti, ma nel tempo i requisiti di qualità del prodotto e affidabilità del processo sono diventati sempre più elevati. La precisione della misurazione è determinata dalla geometria di base del foglio utilizzato e dall'incertezza di misura della rispettiva sonda. Tuttavia, i compiti di misurazione stanno diventando più complessi e dinamici e i risultati devono essere più precisi. Ciò segna l'avvento della metrologia a coordinate spaziali.
Accuratezza significa minimizzare i pregiudizi
Una macchina di misura a coordinate 3D è composta da un sistema di posizionamento, un sistema di misura ad alta risoluzione, sensori di commutazione o di misura, un sistema di valutazione e un software di misura. Per ottenere un'elevata precisione di misura, è necessario ridurre al minimo la deviazione di misura.
L'errore di misura è la differenza tra il valore visualizzato dallo strumento di misura e il valore di riferimento effettivo della grandezza geometrica (standard di calibrazione). L'errore di misura della lunghezza E0 delle moderne macchine di misura a coordinate (CMM) è pari a 0,3 + L/1000 µm (dove L è la lunghezza misurata). La progettazione del dispositivo di misura, della sonda, della strategia di misura, del pezzo in lavorazione e dell'operatore ha un'influenza significativa sulla deviazione di misura della lunghezza. La progettazione meccanica è il fattore di influenza migliore e più duraturo.
L'impiego del granito in metrologia è uno dei fattori importanti che influenzano la progettazione delle macchine di misura. Il granito è un materiale eccellente per le esigenze moderne perché soddisfa quattro requisiti che rendono i risultati più precisi:
1. Elevata stabilità intrinseca
Il granito è una roccia vulcanica composta da tre componenti principali: quarzo, feldspato e mica, formatasi per cristallizzazione di rocce fuse nella crosta terrestre.
Dopo migliaia di anni di "invecchiamento", il granito presenta una struttura uniforme e nessuna tensione interna. Ad esempio, le impala hanno circa 1,4 milioni di anni.
Il granito ha un'elevata durezza: 6 sulla scala di Mohs e 10 sulla scala di durezza.
2. Resistenza alle alte temperature
Rispetto ai materiali metallici, il granito ha un coefficiente di dilatazione termica inferiore (circa 5 µm/m*K) e un tasso di dilatazione termica assoluto inferiore (ad esempio, l'acciaio α = 12 µm/m*K).
La bassa conducibilità termica del granito (3 W/m*K) garantisce una risposta lenta alle fluttuazioni di temperatura rispetto all'acciaio (42-50 W/m*K).
3. Ottimo effetto di riduzione delle vibrazioni
Grazie alla sua struttura uniforme, il granito non presenta tensioni residue. Ciò riduce le vibrazioni.
4. Binario di guida a tre coordinate ad alta precisione
Il granito, costituito da una pietra naturale dura, viene utilizzato come piano di misura e si presta molto bene alla lavorazione con utensili diamantati, consentendo di ottenere componenti meccanici di elevata precisione di base.
Mediante la rettifica manuale, è possibile ottimizzare la precisione delle guide fino al livello del micron.
Durante la rettifica, è possibile considerare le deformazioni del pezzo dipendenti dal carico.
Ciò si traduce in una superficie altamente compressa, che consente l'utilizzo di guide a cuscinetti ad aria. Le guide a cuscinetti ad aria sono estremamente precise grazie all'elevata qualità della superficie e al movimento senza contatto dell'albero.
Insomma:
La stabilità intrinseca, la resistenza alle alte temperature, lo smorzamento delle vibrazioni e la precisione delle guide sono le quattro caratteristiche principali che rendono il granito un materiale ideale per le macchine di misura a coordinate (CMM). Il granito è sempre più utilizzato nella produzione di banchi di misura e di collaudo, nonché nelle CMM per la realizzazione di piani di misura, tavole di misura e apparecchiature di misurazione. Trova impiego anche in altri settori, come quello delle macchine utensili, delle macchine e dei sistemi laser, delle macchine per la microlavorazione, delle macchine da stampa, delle macchine ottiche, dell'automazione dell'assemblaggio, della lavorazione dei semiconduttori, ecc., a causa delle crescenti esigenze di precisione per macchine e componenti.
Data di pubblicazione: 18 gennaio 2022