Сравниваем головки Renishaw PH10M Plus и SP80: конструктив и применение

Данный обзор посвящён двум наиболее часто применяемым измерительным головкам производства Renishaw для координатно-измерительных машин (КИМ): поворотной моторизованной головке PH10M Plus (в комбинации с датчиком SP25M с функцией контактного сканирования) и фиксированной сканирующей головке SP80.

Обзор основан на анализе конструктивных особенностей, технических характеристик, эксплуатационных рисков и практического опыта применения данных решений для задач высокоточного контроля.

────────────────────────────────────────

1. Общая концепция и назначение

────────────────────────────────────────

PH10M Plus представляет собой двухосевую моторизованную индексируемую головку, обеспечивающую дискретное позиционирование щупа в 720 угловых положениях. Основным преимуществом является повышение доступности измеряемых поверхностей без необходимости создания большого количества щуповых конфигураций.

SP80, напротив, является фиксированной высокоточной сканирующей головкой с встроенными цифровыми измерительными шкалами.

Её концепция направлена на достижение максимальной стабильности, повторяемости и точности измерений.

────────────────────────────────────────

2. Технические и метрологические особенности

────────────────────────────────────────

PH10M Plus:

• Дискретные угловые положения: 720 с шагом 7.5°

• Повторяемость позиционирования: 0,4 мкм (на расстоянии 100 мм от оси вращения)

• Максимальная длина удлинителей: 300 мм (до 450 мм при использовании специальных карбоновых удлинителей)

• Наличие моторизованных приводов и редукторов по двум осям

При этом, каждое угловое положение PH10M является отдельным механическим состоянием системы. Как следствие, при каждой смене ориентации щупа в измерительную цепочку добавляется дополнительный вклад погрешности, обусловленный:

• Люфтами и допусками редукторов;

• Микродеформациями в соединениях между элементами под воздействием внешних сил (см. на илл. ниже);

• Повторяемостью остановки в заданном угловом положении;

• Термическим воздействием от электроприводов

SP80:

• Разрешение цифровых измерительных шкал: 0,02 мкм;

• Поддержка длинных щупов: до 1000 мм без противовеса и при массе до 500 г;

• Отсутствие моторизованных узлов;

• Минимальное количество механических соединений;

• Изолированная оптическая метрология для прямого точного измерения отклонения щупа.

Фиксированная конструкция SP80 исключает погрешность, связанную с позиционированием поворотных осей и обеспечивает более стабильные метрологические характеристики в течение длительных серий измерений.

────────────────────────────────────────

3. Ограничения по удлинителям и жёсткости

────────────────────────────────────────

PH10M Plus имеет ограничения по длине и массе щуповых конфигураций. При увеличении длины щупа возрастает влияние инерционных и изгибающих сил на систему сочленений и поворотный механизм, что может негативно сказываться на повторяемости результатов, особенно в угловых положениях с щупами длиной более 100 мм.

SP80, в свою очередь, конструктивно рассчитана на работу с длинными и тяжёлыми щупами без существенного ухудшения точности, что является важным преимуществом при необходимости контроля строгих допусков в глубоких отверстиях крупных заготовок.

────────────────────────────────────────

4. Эксплуатационные риски и надёжность

────────────────────────────────────────

Система PH10M Plus с датчиком SP25M использует сменные измерительные модули серии SM25-X (SM25-1…SM25-5), являющиеся технологически высокоточными, но конструктивно хрупкими и неремонтопригодными компонентами.

Любые неаккуратные воздействия, включая:

• Случайное падение модуля;

• Столкновение щупа с деталью;

• Ошибки оператора при ручной смене,

могут привести к необратимому выходу из строя дорогостоящего компонента.

Особо критичными при эксплуатации КИМ являются модули SM25-1 или SM25-2, так как именно они:

• Используются чаще всего;

• Задействуются при подтверждении метрологических характеристик машины во время калибровки и поверки.

Повреждение такого модуля приводит не только к потере возможности выполнения наиболее частых программ измерения, но и к фактическому простою КИМ, невозможности калибровки и задержкам в производственном контроле на период ожидания поставки нового дорогостоящего элемента.

В конструкции SP80 отсутствуют сменные измерительные модули с хрупкой внутренней настройкой.

В случае нештатных ситуаций, как правило, повреждаются щуп или тарелка, которые существенно дешевле, быстрее заменяются и не блокируют процесс эксплуатации или калибровки КИМ.

Минимальное количество сочленений и отсутствие моторизованных узлов делают SP80 менее чувствительной к человеческому фактору и более надёжной и стабильной в условиях интенсивной эксплуатации.

────────────────────────────────────────

5. Итоговый вывод

────────────────────────────────────────

Комплектация КИМ с поворотной головкой PH10M Plus целесообразна при измерении деталей со сложной геометрией и наличием большого количества отверстий под разными углами, где критична гибкость ориентации щупа и сокращение количества конфигураций в магазине.

Фиксированная головка SP80 демонстрирует более высокую метрологическую стабильность, меньшие эксплуатационные риски и лучшую предсказуемость результатов измерения.

При высоких требованиях к точности, повторяемости, надёжности и минимизации простоев оборудования фиксированная головка SP80 является более практичным и долговечным решением.