یک مهندس کالیبراسیون که ما با او کار می کنیم دوست دارد داستانی درباره مشتری تعریف کند که نمی تواند بفهمد چرا یک بلوک گیج بسته به زمان روز به طور متفاوتی اندازه گیری می کند. خواندن صبح خوب بود. در اوایل بعدازظهر، پس از اینکه خورشید برای چند ساعت به دیوار مغازه برخورد کرد، همان بلوک چند میکرون رانش را نشان داد. هیچ مشکلی در بلوک، مقایسه کننده یا اپراتور وجود نداشت. خود اتاق ابزاری بود که از مشخصاتش خارج بود.
این بخشی از ساخت دقیق است که اگر روی ماشین ابزار یا گیج تمرکز کنید، به راحتی می توان از آن چشم پوشی کرد. فولاد برای هر درجه سانتیگراد تغییر دما تقریباً 11.5 میکرون در متر منبسط می شود. گرانیت بسیار پایدارتر است، معمولاً بسته به ترکیب، در محدوده 5-8 میکرون بر متر در هر درجه است، اما «پایدارتر» با «بیتأثیر» یکسان نیست. در قطعهای که چند صد میلیمتر طول دارد، چند درجه جابجایی در طول یک روز کاری میتواند تفاوت بین قطعهای باشد که بازرسی میشود و قطعهای که بازرسی نمیشود - حتی اگر چیزی در مورد قطعه واقعاً تغییر نکرده باشد.
چرا 20 درجه به دمای مرجع پیش فرض تبدیل شد
اکثر استانداردهای بین المللی برای اندازه شناسی ابعادی، از جمله ISO 1 و شرایط مرجع پخته شده در مشخصات DIN و ASME، از 20 درجه به عنوان دمای مرجع استاندارد استفاده می کنند. این یک عدد دلخواه نیست - بلکه به شرایط معمولی محیط داخلی نزدیک است، که دههها پیش زمانی که کنترل آب و هوا کمتر رایج بود، عملی شد. اما «نزدیک به محیط» و «نگهدار در محیط» در عمل چیزهای بسیار متفاوتی هستند. یک طبقه مغازه که بین 18 درجه در صبح و 26 درجه تا اواسط بعد از ظهر میچرخد، که در تأسیسات بدون کنترل آب و هوای اختصاصی رایج است، به این معنی است که هر اندازهگیری که در آن روز انجام میشود به خط پایه کمی متفاوت با آنچه استاندارد فرض میشود ارجاع میدهد.
به همین دلیل است که اتاقهای اندازهشناسی جدی فقط فضایی نیستند-که دارای هوا هستند- بلکه بهعنوان یک سیستم محیطی مجزا از بقیه تأسیسات ساخته شدهاند، که اغلب دما را در محدوده 0.5± درجه یا محکمتر نگه میدارند، با کنترل رطوبت لایهای در بالا، زیرا رطوبت هم بر انبساط مواد و هم بر رفتار تجهیزات اندازهگیری نوری و الکترونیکی تأثیر میگذارد.
لرزش نیمی دیگر از مشکل است
دما بیشتر توجه را به خود جلب می کند، اما ارتعاش به همان اندازه می تواند اندازه گیری زیر میکرون را خراب کند. یک لیفتراک که از پنجاه متر دورتر می گذرد، یک ماشین پرس بزرگ که در ساختمان بعدی دوچرخه سواری می کند، یا حتی تردد پیاده در نزدیکی یک دستگاه اندازه گیری مختصات می تواند حرکت کافی را ایجاد کند تا به عنوان نویز در داده ها نشان داده شود. هرچه تلورانس کمتری داشته باشید، اهمیت بیشتری پیدا میکند، به همین دلیل است که امکاناتی که دارای تداخل سنجی لیزری یا کار{2}}CMM بالا هستند، معمولاً کف اندازهگیری خود را هم از نظر ساختاری و هم از نظر مکانیکی از بقیه کارخانه جدا میکنند.
جداسازی عملی معمولاً شامل چند کار با هم است: یک دال کف ضخیم و متراکم به اندازه کافی برای مقاومت در برابر انحراف تحت بار، ترانشه های جداسازی یا درزهای انبساط که شالوده اتاق اندازه گیری را از سازه ساختمان اطراف جدا می کند، و تجهیزات جابجایی - جرثقیل ها، بالابرها، میزهای بالابر {{1} یا طراحی شده برای جابجایی قطعات فلزی به قطعات سنگین بدون ضربه زدن به کف.
یک اتاق دقیق درست ساخته شده در واقع چگونه به نظر می رسد
اگر میخواهید از تأسیساتی عبور کنید که بهطور خاص برای تکمیل دقیق گرانیت-و اجزای فلزی ساخته شده است، چند ویژگی در مقایسه با یک ماشینفروشی استاندارد متمایز میشوند:
خود کف اغلب به عنوان یک دال تقویت شده منفرد به ضخامت یک متر، با استفاده از بتن با مقاومت بالا به جای ترکیب ساختاری استاندارد، به طور خاص برای به حداقل رساندن انحراف و تشدید زیر وزن ریخته می شود.بلوک های گرانیتی بزرگو وسایل جابجایی
ترانشه های ایزوله - شکاف تقریباً نیم متر عرض و تا دو متر عمق - غالباً محیط منطقه کنترل شده دما- را احاطه می کنند و به طور فیزیکی پایه کف اندازه گیری را از بقیه ساختمان جدا می کنند به طوری که ارتعاش از مناطق مجاور از طریق دال منتقل نمی شود.
جرثقیلهای سقفی در این اتاقها معمولاً برای عملیات بیصدا مشخص میشوند، زیرا حتی جرثقیلهای مکانیکی پر سر و صدا به هنگام جابجایی سنگهای چند{0} تنی در اتاق به لرزش ساختاری تبدیل میشوند.
و بهطور فزایندهای، تولیدکنندگان دقیق در حال ساختن محیطهای تمیز ثانویه-محیطهایی هستند که بر اساس استانداردهای fab نیمههادی مدلسازی شدهاند- نه لزوماً برای کنترل ذرات در سطوح ویفر-، بلکه برای ترکیبی از پایداری دما، کنترل رطوبت، و تلاطم جریان هوای پایین مورد نیاز هنگام مونتاژ ساختارهای زیر گرانیت{3}.
چرا این مهم است حتی اگر هرگز اتاق را نبینید
برای خریداری که تامینکننده پایههای گرانیتی، ابزارهای اندازهگیری، یا قطعات ماشینکاری شده{0}دقیق را ارزیابی میکند، محیطی که قطعات در آن ساخته و اندازهگیری شدهاند، احتمالاً به اندازه ماشینی که آنها را ساخته است، مهم است. یک قطعه زمینی و تأیید شده در اتاقی با کنترل حرارتی ضعیف میتواند در روز ارسال «در مشخصات» را اندازهگیری کند و پس از رسیدن به محیط دیگری همچنان جابجا شود، فقط به این دلیل که در وهله اول هرگز در واقع تثبیت نشده بود - اندازهگیری اتفاقاً در طول یک پنجره خوش شانس انجام شد.
پرسیدن از یک تامین کننده در مورد تحمل دمای اتاق اندازه گیری، جداسازی ارتعاش و کنترل رطوبت یک امر رسمی نیست. این اغلب پیشبینیکننده بهتری برای پایداری قطعات درازمدت- نسبت به برگه مشخصات روی خود ماشین سنگزنی است.