如何选定适合的测量机材料

2014-10-23 09:32:19来源: newmaker
测量机同其他精密测量仪器一样,其使用的材料并没有绝对的优劣之分。只有充分了解测量机的使用环境、测量效率要求和各种材料的物理特性,结合优秀的结构设计和测量机系统设计,方能科学地进行材料的选择并将材料的物理特性充分发挥出来以满足测量的要求。

本文通过对不同材料在温度特性、运动特性以及工艺特性三个方面进行分析的基础上,提出针对不同精度、使用环境、测量效率要求的测量机适合的材料,从而为正确的选用提供科学依据。

一、与测量机材料选择相关的参数:

1. 温度特性:

测量机做为一种高精度的计量设备,为保持其持续的高精度,需要针对安装环境的温度变化进行适当的应对或补偿,这其中,构成测量机各主要部件材料的温度特性就成为一项非常重要的指标。

评定材料的温度特性,我们主要从热膨胀系数、热导率、热膨胀系数/热导率三个主要参数进行分析,下表通过测量机常用的几种材料,包括铝合金、陶瓷、花岗岩与钢说明各参数之间的相互关系:

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通过以上材料温度特性和相关的说明,我们不难看出:

♦ 对于通用型测量机,机器需要在相对宽松的温度条件下保持较高的精度(基本要求在正负2度,但很多机器可以工作在更宽的温度环境中)。这种情况下,往往温度的变化和不均匀性带来的影响(通过局部和累积变形)远大于材料均匀膨胀所带来的影响。材料热膨胀系数带来的简单膨胀可以被温度补偿技术很有效地补偿掉,但局部和累积的材料变形的补偿是非常困难并难以精确补偿的。因此对通用型测量机,在确保膨胀系数/热导比的前提下,应当更侧重于材料的热导率,加之后面我们要讨论到的运行特性和工艺特性,铝合金是目前业界所能经济使用的最好的材料。

♦ 对于坐落于非常良好的温度环境内的高精度机器,机器更强调精度,并为达到超高精度而采用较为昂贵的手段保证很高的温度环境要求(如要求保证0.5度左右)和尽量小的单位膨胀率。因此在材料的选择上应当在采用较低的膨胀系数/热导比材料的前提下,更多地侧重于材料的热膨胀系数(较好的材料如花岗岩,陶瓷)。

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2. 运动特性:

不断致力于提高效率是现代制造业的一个最为显著的特征,同时测量系统被广泛应用在车间现场,要求更快的为制造流程提供实时的测量反馈,因此,测量系统的运动性能不仅能够通过提供更加平稳顺畅的运动特性而提升测量的精度和重复性,同时还可以提供更高的测量速度和效率。测量系统的运动特性是在精度之外另外一项需要关注的指标。

材料密度和刚性(弹性模量MPa)是反映测量系统运动特性的两项重要指标),下表列出了测量机使用的主要材料相关指标与分析:

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根据上述分析,我们可以得出以下结论:

♦ 在补偿技术被坐标测量机普遍应用以后,刚性就已经不在是参考材料特性的最重要指标,因为材料的静态变形和低速度/加速度情况下的变形补偿已经成为各主流坐标测量机厂商的标准手段。最为复杂的刚性-变形情况来自与机器以较高速度/加速度运行时产生的变形和运动控制误差(由机器,传动,控制系统等构成的运动位置环)。这种情况下运动部分的重量(反映在材料密度特性)显得极为重要,它对系统精度的影响不是简单倍数而是级数关系。
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关键字:测量机  测量仪器  计量设备

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/1023/article_9803.html
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