Os desvios de temperatura são um dos principais fatores que contribuem para a incerteza da medição em máquinas de medição por coordenadas. A temperatura da máquina e da peça de trabalho tem influência direta sobre o resultado da medição. Além dos gradientes de temperatura temporal e espacial, o calor residual da peça (por exemplo, da usinagem e do manuseio) e as fontes de calor no dispositivo de medição (por exemplo, motores, fontes de luz) também são fatores de influência. motores, fontes de luz).
As principais fontes de incerteza de medição induzidas termicamente são a expansão linear da peça de trabalho e os sistemas de medição instalados no dispositivo de medição com o aumento da temperatura. Outros desvios de medição induzidos termicamente são causados pela deformação do dispositivo de medição e pela mudança no comprimento da caneta durante as medições táteis. Esses efeitos não são corrigidos na maioria dos dispositivos. O tamanho do desvio de medição varia de acordo com o coeficiente de expansão térmica do material da peça de trabalho. A correção da temperatura dos resultados da medição só é desnecessária se a temperatura de referência for mantida durante toda a medição. Isso significa uma temperatura constante de 20 °C para toda a máquina de medição por coordenadas (CMM) e para a peça de trabalho.
Mudança no comprimento induzida termicamente
Quanto maior o coeficiente de expansão térmica α do material, o comprimento L0 da peça de trabalho e o desvio de temperatura ΔT da temperatura de referência, maior será o desvio de comprimento induzido termicamente ΔL:
ΔL = α - L₀ - ΔT
Sem compensação de temperatura, por exemplo, a medição do comprimento de uma peça de trabalho de PVDC de 100 mm de comprimento a 25 °C e sistemas de medição montados em barras de aço resulta em um desvio de medição de aproximadamente 70 µm.
Com o aumento da temperatura, a peça de trabalho se expande e o desvio de medição aumenta. Como os sistemas de medição também se expandem, o desvio de medição é parcialmente compensado (Fig. 1). Portanto, no exemplo acima, a alteração no comprimento dos sistemas de medição foi subtraída do comprimento da peça de trabalho.
Se as peças de trabalho forem medidas com sistemas de medição feitos de materiais idênticos, os efeitos da expansão serão compensados, desde que prevaleçam as mesmas condições de temperatura no sistema de medição e na peça de trabalho. Entretanto, esse método tem duas desvantagens: Em primeiro lugar, é bastante raro, na prática, que as temperaturas dos sistemas de medição e da peça de trabalho coincidam exatamente e, em segundo lugar, somente as peças de trabalho que têm o mesmo coeficiente de expansão térmica α que os sistemas de medição podem ser medidas dessa forma.
Existem sistemas de medição feitos de cerâmica especial que têm um coeficiente de expansão térmica próximo de zero, de modo que somente a expansão da peça de trabalho precisa ser levada em conta. No entanto, isso por si só não é uma solução ideal para compensar os desvios de medição induzidos termicamente.
Isso ocorre porque, sem uma correção matemática da temperatura, o erro devido à expansão da peça de trabalho aumentará se os sistemas de medição não se expandirem também. A correção matemática da influência térmica é absolutamente necessária aqui se não for possível garantir que as peças sejam medidas exatamente a 20 °C.
Especificação para condições ambientais reais
O fabricante especifica um desvio de medição de comprimento máximo permitido sob condições ambientais definidas para cada máquina de medição por coordenadas. Essas condições também incluem o intervalo de temperatura no qual o dispositivo opera dentro das especificações declaradas. As especificações geralmente se aplicam a desvios de temperatura de ± 2 K em relação à temperatura de referência de 20 °C na sala de medição. Alguns fabricantes garantem um desempenho superior do dispositivo de medição para condições de temperatura mais estáveis, especificando um desvio de medição de comprimento máximo permitido menor, de apenas ± 1 K para flutuações de temperatura, por exemplo.
As especificações para operar o dispositivo em um ambiente sem ar condicionado, por exemplo, para medições durante a produção, são oferecidas apenas por alguns fabricantes. Nesse caso, o desvio de medição de comprimento máximo permitido especificado deve ser válido para uma faixa de temperatura entre 16 °C e 30 °C, no mínimo. Deve-se observar que essa especificação não é restrita pelo fabricante a materiais padronizados com um coeficiente de expansão = 0. Essa especificação teria pouca utilidade prática, pois quase ninguém mede peças de trabalho com essa propriedade.
Os sensores de temperatura nos sistemas de medição são equipamentos padrão para todas as máquinas de medição por coordenadas da Werth. A expansão linear é corrigida matematicamente usando o coeficiente de expansão térmica dos sistemas de medição.
