Come controllare la precisione del tastatore di una CMM

Come potete sapere se lo strumento che state usando funziona correttamente? Con uno strumento come il martello, è facile: se il chiodo entra, vuol dire che il martello funziona. Ma con uno strumento tecnologico come il tastatore di una CMM? È un dispositivo complesso che si monta sulla CMM, con molti componenti interni che non vediamo e che possono essere danneggiati, usurati o starati. Da dove iniziamo? Iniziamo considerandolo simile a un martello e semplifichiamo le cose. 

Come il martello, il tastatore di una CMM fornisce i risultati previsti sulla base delle specifiche del prodotto: un riferimento. Un martello nuovo è rigido e bilanciato con la testa piatta e la presa sicura ed esente da difetti, come certificato dal produttore. Una nuova CMM e il suo tastatore formano un sistema di misura che è anch'esso rigido e bilanciato e la sua precisione e ripetibilità sono certificate dal costruttore e presentate sotto forma di certificato di calibrazione per il vostro archivio.  Il certificato è il vostro riferimento. Una semplice serie di numeri che vi dà una sequenza di valori entro i quali dove dovrebbero trovarsi le vostre misure quando rilevate un oggetto di dimensione nota, come una sfera di qualifica o un calibro ad anello.

Ad esempio, se la vostra CMM è stata calibrata in base alla specifica B89, avrete un valore per la ripetibilità. Poniamo che il valore sia 0,004 o 4 micron. Questo significa che quando misurate una sfera certificata, la misura della sua posizione dovrebbe ripetersi entro 0,004 mm.

Se la vostra CMM è stata invece calibrata in base alla ISO 10360-2, avrete un valore per il "Test di rilevamento" come lo 0,0025 mm indicato in Figura 2. Questo valore è la vostra incertezza di rilevamento di riferimento di 0,0025 mm o 2,5 micron, e indica che l'errore di rilevamento di 25 punti, misurato su di una sfera certificata, non supera questo valore. Questo è simile alla sfericità e all'errore di dimensione rispetto al diametro certificato. Così, ad esempio, se la vostra CMM è stata certificata in base alla ISO 10360-2, quando misurate una sfera certificata il suo errore di diametro e la sua sfericità dovrebbero essere inferiori a 2,5 micron. Ora che sapete dove dovreste essere, scopriamo dove siete. 

Un semplice test su ogni CMM è un controllo della vostra configurazione di rilevamento. Qualificate semplicemente la vostra configurazione tastatore come fareste per qualunque attività di misura. Poi create una procedura di verifica, in Modo Automatico se la vostra CMM lo consente, per misurare quella stessa sfera con almeno 25 punti e quattro serie con tastatore standard in direzione Z (verso il basso). Ripetete questa misura tre volte o più. I risultati di questo test dovrebbero rientrare nella serie di riferimento menzionata. Se non è così, è necessario effettuare maggiori test. Se i risultati dei vostri test non dovessero rientrare entro limiti accettabili, tornate indietro nella configurazione di misura per diagnosticare il problema.

Iniziate la vostra diagnosi con la sfera di qualifica e verificate che il diametro che avete specificato nel software della CMM corrisponda al diametro certificato della sfera. Poi passate un panno che non lasci peli e alcol denaturato. In seguito controllate lo stilo. Verificate che sia rigido, pulito e che diametro e lunghezza siano quelli che avete indicato nel software della CMM. Queste semplici operazioni sono effettivamente la soluzione più comune e per fortuna meno costosa per la maggior parte dei problemi di precisione/ripetibilità della CMM. Non crucciatevi, quindi, se nelle ultime due ore avete lavorato con uno stilo allentato o scheggiato. Succede anche ai programmatori di CMM più esperti. Quando avete verificato tutto, ri-eseguite il programma della sfera per vedere se il vostro problema è risolto.

Se con le operazioni precedenti non avete risolto il problema e state usando un tastatore danneggiato o usurato, sarà necessario intervenire sul tastatore. Se lavorate con un tastatore con moduli non intercambiabili, come un TP-2 o un HP-T, controllate prima che sia montato saldamente alla testa di misura in modo fermo, poi verificate che non si blocchi (quando viene attivato) e che non perda eccessivamente olio. Potete anche controllare e regolare la forza di deflessione con un estensimetro ma in presenza di uno dei due sintomi precedenti (bloccaggio o perdita), è opportuno sostituire il tastatore.

Per i tastatori con moduli magnetici intercambiabili come il Renishaw TP-20, 200, SP-25 o HP-TM Probe, il tastatore è composto di due parti: il modulo, che è la parte in cui lo stilo si avvita e contiene il meccanismo di attivazione, e il corpo che si avvita nella testa di misura. Il corpo è fondamentalmente un semplice interruttore che funziona oppure no. Non ha effetto sulla precisione. Per testare un corpo, fissate un modulo di cui si sa che funziona, assicuratevi che i contatti siano puliti e che il modulo sia posizionato correttamente. Se non si attiva del tutto, probabilmente il corpo è difettoso.

Se il corpo funziona, è necessario verificare i moduli. Anche in questo caso verificate che i contatti siano puliti, il modulo sia posizionato correttamente, e che lo stilo sia in buone condizioni e posizionato correttamente. Se dopo aver eseguito la procedura di test descritta, le ripetizioni delle misure non rientrano nelle specifiche, il modulo potrebbe essere usurato e sfortunatamente l'unico test ulteriore consiste nel sostituirlo con uno di cui si sa che è in buone condizioni, e controllare che i risultati siano accettabili.

Seguire questa semplice procedura in tre fasi (riferimento, controllo di qualifica e controllo a ritroso) sarà utile per diagnosticare rapidamente i problemi di misura e avere più tracciabilità dei risultati di misura. Ovviamente potreste aver bisogno di modificare le fasi a seconda della vostra configurazione, come ad esempio aggiungere altri angoli della punta, misurare la sfera con altri punti, ecc., per raggiungere il livello di fiducia desiderato.