A un enginyer de calibratge amb el qual treballem li agrada explicar una història sobre un client que no podia entendre per què el mateix bloc de calibre continuava mesurant de manera diferent segons l'hora del dia. Les lectures del matí estaven bé. A primera hora de la tarda, després que el sol havia estat colpejant una paret de la botiga durant unes hores, el mateix bloc mostrava una deriva d'un parell de micres. No hi havia res dolent amb el bloc, ni amb el comparador ni amb l'operador. La sala en si era l'instrument que estava fora de les especificacions.
Aquesta és la part de la fabricació de precisió que és fàcil de passar per alt si esteu centrats en la màquina-eina o en el calibre. L'acer s'expandeix aproximadament 11,5 micres per metre per cada grau centígrad de canvi de temperatura. El granit és molt més estable, normalment en el rang de 5-8 micres per metre i grau segons la composició, però "més estable" no és el mateix que "no afectat". En un component d'uns quants centenars de mil·límetres de llarg, un parell de graus de deriva al llarg d'una jornada laboral poden ser la diferència entre una peça que passa la inspecció i una que no, tot i que no ha canviat res de la peça.
Per què 20 graus es van convertir en la temperatura de referència predeterminada
La majoria dels estàndards internacionals de metrologia dimensional, inclosa la ISO 1 i les condicions de referència incorporades a les especificacions DIN i ASME, utilitzen 20 graus com a temperatura de referència estàndard. No és un nombre arbitrari -, s'acosta a les condicions ambientals típiques d'interior, cosa que ho va fer pràctic fa dècades quan el control del clima era menys habitual. Però "a prop de l'ambient" i "a l'ambient" són coses molt diferents a la pràctica. Una botiga que oscil·la entre els 18 graus al matí i els 26 graus a mitja-tarda, que és habitual a les instal·lacions sense control climàtic específic, significa que cada mesura que es pren aquell dia fa referència a una línia de base lleugerament diferent del que suposa l'estàndard.
És per això que les sales de metrologia serioses no són només espais-con aire condicionat -, sinó que es construeixen com un sistema ambiental independent de la resta de la instal·lació, sovint mantenint la temperatura entre ±0,5 graus o més, amb un control d'humitat a la part superior perquè la humitat afecta tant l'expansió del material com el comportament dels equips de mesura òptics i electrònics.
La vibració és l'altra meitat del problema
La temperatura crida la major part de l'atenció, però la vibració és igual de capaç d'arruïnar una mesura submicrònica. Un carretó elevador que passa a cinquanta metres de distància, una gran premsa d'estampació en bicicleta a l'edifici següent o fins i tot el trànsit a peu a prop d'una màquina de mesura de coordenades poden introduir prou moviment per mostrar-se com a soroll a les dades. Com més baixa sigui la tolerància que intenteu mantenir, més importa això, i és per això que les instal·lacions amb interferometria làser o treballs de-CMM de gamma alta solen aïllar el seu sòl de mesura tant estructuralment com mecànicament de la resta de la planta.
L'aïllament pràctic sol implicar algunes coses que treballen conjuntament: una llosa de terra prou gruixuda i densa com per resistir la deflexió sota càrrega, rases d'aïllament o juntes d'expansió que separen la base de la sala de mesura de l'estructura de l'edifici circumdant i equips de manipulació - grues, polipasts, taules elevadors - dissenyats per moure pedres pesades o components metàl·lics sense transmetre cops al terra.
Com sembla una sala de precisió ben construïda
Si passeu per una instal·lació construïda específicament per a l'acabat de components metàl·lics i de granit ultra-de precisió, algunes característiques solen destacar-se en comparació amb un taller de màquines estàndard:
El terra en si s'aboca sovint com una sola llosa reforçada de més d'un metre de gruix, utilitzant formigó d'alta -resistencia en lloc de barreja estructural estàndard, específicament per minimitzar la deflexió i la ressonància sota el pes degrans blocs de graniti equips de moviment.
Les rases d'aïllament - buits d'aproximadament mig metre d'amplada i fins a dos metres de profunditat - sovint envolten el perímetre de la zona de temperatura-controlada, desacoblant físicament la base del sòl de mesura de la resta de l'edifici de manera que la vibració de les zones adjacents no es transmeti a través de la llosa.
Les grues aèries d'aquestes habitacions s'especifiquen habitualment per a un funcionament silenciós, ja que fins i tot una grua mecànicament sorollosa es tradueix en vibració estructural quan es mouen peces en blanc de diverses-tones per l'habitació.
I cada cop més, els fabricants de precisió estan construint entorns d'estil de sala neta-secundària modelats sense problemes segons els estàndards de fabricació de semiconductors - no necessàriament per al control de partícules a nivells d'hòsties-fabricants, sinó per a la combinació d'estabilitat de temperatura, control d'humitat i turbulència de flux d'aire baixa necessària quan s'assemblen estructures de granit amb requisits de plana sub{{3}.
Per què això importa fins i tot si mai no veieu l'habitació
Per a un comprador que avalua un proveïdor de bases de granit, d'instruments de mesura o de components mecanitzats de precisió-, l'entorn en què s'han fet i mesurat les peces és possiblement tan important com la màquina que les ha fet. Un component a terra i verificat en una habitació amb un control tèrmic deficient pot mesurar "amb les especificacions" el dia que s'envia i encara deriva quan arriba a un entorn diferent, simplement perquè mai es va estabilitzar en primer lloc - la mesura es va fer durant una finestra afortunat.
Preguntar a un proveïdor sobre la tolerància a la temperatura de la seva sala de mesura, l'aïllament de vibracions i el control de la humitat no és un tràmit. Sovint és un millor predictor de l'estabilitat de les peces-a llarg termini que el full d'especificacions de la màquina rectificadora.