Інженер з калібрування, з яким ми працюємо, любить розповідати історію про клієнта, який не міг зрозуміти, чому один і той самий вимірювальний блок постійно вимірює по-різному залежно від часу доби. Ранкові читання пройшли добре. Рано вдень, після того, як сонце вдарило про одну стіну цеху протягом кількох годин, той самий блок показав дрейф на пару мікрон. Нічого не сталося ні з блоком, ні з компаратором, ні з оператором. Сама кімната була інструментом, який не відповідав специфікації.
Це частина точного виробництва, яку легко не помітити, якщо ви зосереджені на верстаті чи вимірювальному приладі. Сталь розширюється приблизно на 11,5 мікрон на метр за кожен градус Цельсія зміни температури. Граніт набагато стабільніший, як правило, в діапазоні 5-8 мікрон на метр на градус залежно від складу, але «стабільніший» не те саме, що «не піддається впливу». Для компонента довжиною кілька сотень міліметрів кілька градусів дрейфу протягом робочого дня можуть бути різницею між частиною, яка пройшла перевірку, і тією, яка не пройшла перевірку, навіть якщо в частині насправді нічого не змінилося.
Чому 20 градусів стали еталонною температурою за замовчуванням
Більшість міжнародних стандартів розмірної метрології, включаючи ISO 1 і стандартні умови, включені в специфікації DIN і ASME, використовують 20 градусів як стандартну контрольну температуру. Це не довільне число - це близьке до типових умов навколишнього середовища в приміщенні, що робило його практичним десятиліття тому, коли клімат-контроль був менш поширеним. Але на практиці "близько до навколишнього середовища" та "утримується при навколишньому середовищі" дуже різні речі. Коливання температури в цеху від 18 градусів вранці до 26 градусів до середини-дня, що є звичайним явищем на підприємствах без спеціального клімат-контролю, означає, що кожне вимірювання, зроблене цього дня, посилається на дещо іншу базову лінію, ніж передбачає стандарт.
Ось чому серйозні метрологічні кімнати – це не просто -приміщення з кондиціонуванням повітря -, вони побудовані як окрема система навколишнього середовища від решти об’єкта, яка часто підтримує температуру в межах ±0,5 градуса або більше, з контролем вологості, який виконується зверху, оскільки вологість впливає як на розширення матеріалу, так і на поведінку оптичного та електронного вимірювального обладнання.
Вібрація - друга половина проблеми
Основну увагу привертає температура, але вібрація так само здатна зіпсувати субмікронні вимірювання. Навантажувач, що проїжджає за п’ятдесят метрів, великий штампувальний прес, що крутиться в сусідній будівлі, або навіть пішохідний рух біля координатно-вимірювальної машини можуть спричинити достатній рух, який відображатиметься як шум у даних. Чим нижчий допуск, який ви намагаєтеся дотримуватися, тим більше це має значення, тому об’єкти, на яких працює лазерна інтерферометрія чи високоякісні ШМ, як правило, структурно та механічно ізолюють вимірювальний поверх від решти установки.
Практична ізоляція зазвичай включає в себе декілька речей, які працюють разом: достатньо товсту та щільну плиту перекриття, щоб протистояти прогину під навантаженням, ізоляційні траншеї або компенсаційні шви, що відокремлюють фундамент вимірювальної кімнати від навколишньої будівельної конструкції, і транспортно-розвантажувальне обладнання - крани, підйомники, підйомні столи -, призначені для переміщення важких кам’яних або металевих компонентів без передачі ударів на підлогу.
Як насправді виглядає правильно побудована прецизійна кімната
Якщо ви проходите по об’єкту, створеному спеціально для над-точної обробки граніту та металевих компонентів, у порівнянні зі стандартним механічним цехом ви можете виділити кілька особливостей:
Саму підлогу часто заливають як єдину армовану плиту товщиною понад метр із використанням високо-бетону, а не стандартної конструкційної суміші, спеціально для мінімізації прогину та резонансу під вагоювеликі гранітні блокита рухоме обладнання.
Ізоляційні траншеї - щілини шириною приблизно півметра та глибиною до двох метрів - часто оточують периметр зони-контрольованої температури, фізично відокремлюючи фундамент вимірювального поверху від решти будівлі, щоб вібрація з прилеглих ділянок не поширювалася через плиту.
Мостові крани в цих приміщеннях зазвичай призначені для тихої роботи, оскільки навіть механічно шумний кран призводить до структурної вібрації під час переміщення багато{0}}тонних кам’яних заготовок через приміщення.
І все частіше виробники прецизійних пристроїв будують середовища-в стилі вторинних чистих приміщень, приблизно змодельовані за стандартами виробництва напівпровідників - не обов’язково для контролю твердих частинок на рівнях виробництва пластин-, а для поєднання стабільності температури, контролю вологості та низької турбулентності повітряного потоку, необхідного під час складання гранітних конструкцій із суб-мікронними вимогами до площинності.
Чому це важливо, навіть якщо ви ніколи не бачите кімнату
Для покупця, який оцінює постачальника гранітних основ, вимірювальних інструментів або прецизійних-компонентів, навколишнє середовище, у якому були виготовлені та виміряні деталі, є, мабуть, таким же важливим, як і машина, яка їх виготовила. Компонент, заземлений і перевірений у кімнаті з поганим контролем тепла, може вимірювати «за специфікаціями» в день доставки та продовжувати дрейфувати, коли досягає іншого середовища, просто тому, що він ніколи не був фактично стабілізований спочатку - вимірювання просто було зроблено під час щасливого вікна.
Запитувати постачальника про допустиму температуру вимірювальної кімнати, віброізоляцію та контроль вологості не є формальністю. Часто це кращий показник довгострокової -стабільності деталей, ніж специфікація на самій шліфувальній машині.