کولیس فلزی، به عنوان یک ابزار اندازهگیری اساسی در صنعت تولید ماشینآلات، مزایای کولیسهای فلزی مدرن عمدتاً در دقت بالا، دوام قوی و عدم نیاز به منبع تغذیه نهفته است.
بر اساس دادههای سازمان بینالمللی استاندارد، دقت اندازهگیری کولیسهای فلزی با کیفیت بالا میتواند به ±0.02 میلیمتر برسد و طول عمر آنها معمولاً بیش از 20 سال است. سختی کولیسهای فولادی به HRC58-62 میرسد و پس از عملیات آبکاری کروم، مقاومت در برابر خوردگی آنها بیش از 85٪ افزایش مییابد. با این حال، معایب کولیسهای فلزی نیز کاملاً آشکار است، از جمله خطاهای خواندن زیاد، راندمان عملیاتی پایین و حساسیت شدید به دما.
تحقیقات بازار نشان میدهد که خطای خواندن انسانی کولیسهای فلزی سنتی ±0.05-0.1 میلیمتر است که 5 تا 10 برابر بیشتر از کولیسهای دیجیتال است.I. مزایای ساختاری و ویژگیهای دقت کولیسهای فلزی
1. مزایای ساختاری کولیسهای فلزی ناشی از طراحی یکپارچه تمام فولادی آنها است. مقیاس اصلی و مقیاس ورنیه از فولاد ابزار با کیفیت بالا ساخته شده و تحت عملیات حرارتی قرار میگیرند که منجر به سختی HRC 58-62 میشود و این امر استحکام و پایداری خوبی را تضمین میکند. ضخامت بدنه مقیاس معمولاً 6-10 میلیمتر، عرض 15-25 میلیمتر و توزیع وزن یکنواخت است که حس عملیاتی پایداری را فراهم میکند. فکهای اندازهگیری داخلی و خارجی با دقت آسیاب میشوند، با کنترل صافی 0.002 میلیمتر و انحراف عمودی کمتر از 0.01 میلیمتر. میله اندازهگیری عمق دارای قطر 4-6 میلیمتر است که دارای پوشش کروم سخت بر روی سطح است و به سختی HRC 65 یا بالاتر میرسد و مقاومت سایشی عالی دارد. خطوط مقیاس با لیزر حکاکی یا به صورت شیمیایی اچ میشوند، با عرض خط 0.05-0.08 میلیمتر و عمق 0.01-0.02 میلیمتر که وضوح و دوام را تضمین میکند.2. سیستم طبقهبندی برای سطوح دقت به خوبی تثبیت شده است. استاندارد بینالمللی سطوح دقت را به سه درجه تقسیم میکند: 0، 1 و 2. کولیسهای با دقت درجه 0 دارای خطای اندازهگیری در محدوده ±0.02 میلیمتر هستند و عمدتاً برای اندازهگیری دقیق و انتقال استاندارد استفاده میشوند. کولیسهای درجه 1 دارای خطای اندازهگیری ±0.03 میلیمتر هستند که برای پردازش دقیق عمومی مناسب هستند. کولیسهای درجه 2 دارای خطای اندازهگیری ±0.05 میلیمتر هستند که الزامات پردازش مکانیکی معمولی را برآورده میکنند. محدوده اندازهگیری انواع مشخصات مانند 0-150 میلیمتر، 0-200 میلیمتر و 0-300 میلیمتر را پوشش میدهد و کولیسهای بزرگ میتوانند به 0-1000 میلیمتر برسند. پایداری دقت مزیت اصلی کولیسهای فلزی است. تحت شرایط استفاده عادی، میزان تغییرات دقت سالانه کمتر از 0.005 میلیمتر است که بسیار کمتر از ابزارهای اندازهگیری الکترونیکی است.
3. خواص مواد، قابلیت اطمینان کولیسهای فلزی را تعیین میکند. کولیسهای با کیفیت بالا از فولاد کروم-مولیبدن یا فولاد ضد زنگ ساخته شدهاند که مقاومت کششی آنها بین 800 تا 1200 مگاپاسکال و مقاومت تسلیم آنها بین 600 تا 900 مگاپاسکال است. فرآیندهای عملیات سطحی شامل آبکاری کروم، نیتریدینگ و پوشش DLC است که مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر سایش را افزایش میدهد. ضخامت لایه کروم 5-15 میکرومتر است که سختی HV800-1000 دارد و قادر به مقاومت در برابر خوردگی اسید و قلیا است. پایداری مواد، دقت اندازهگیری کولیسها را تحت شرایط محیطی مختلف تضمین میکند. ضریب انبساط خطی در 11×10⁻⁶/℃ کنترل میشود و ویژگیهای جبران دما خوب است.II. مزیت سهولت استفاده
1. طراحی بدون منبع تغذیه یکی از مزایای مهم کولیس فلزی است. نیازی به باتری ندارد و از مشکلاتی مانند عمر باتری ناکافی و خرابی مدار جلوگیری میکند و به ویژه برای محیطهای خشن و استفاده طولانی مدت مناسب است.2. عملکرد عالی ضد آب و ضد گرد و غبار، با سطح حفاظت تا IP54-IP65، امکان عملکرد عادی در محیطهای مرطوب و پر از گرد و غبار را فراهم میکند. مقاومت در برابر ضربه قوی دارد و قادر است از ارتفاع 3-5 متری بدون تأثیر بر دقت سقوط کند.
3. مصونیت قوی در برابر تداخل میدان مغناطیسی و دادههای اندازهگیری در یک محیط الکترومغناطیسی قوی تحت تأثیر قرار نمیگیرند. محدوده دمای ذخیرهسازی -40 درجه سانتیگراد تا +80 درجه سانتیگراد است و محدوده دمای کار -10 درجه سانتیگراد تا +50 درجه سانتیگراد است که سازگاری گستردهای را ارائه میدهد.III. تجزیه و تحلیل راندمان عملیاتی
1. سادگی عملکرد در روش خواندن بصری منعکس میشود. اصل خواندن نشانگر ساده و سرراست است و نیازی به روشهای عملیاتی پیچیده ندارد. زمان آموزش برای مبتدیان معمولاً فقط 1-2 ساعت طول میکشد. مقیاس واضح است و دقت خواندن در شرایط روشنایی خوب بالا است. طراحی پیچهای بستن منطقی است که میتواند موقعیت اندازهگیری را به طور موثر ثابت کند و از خطاها در طول فرآیند خواندن جلوگیری کند. قابلیت اطمینان عملیاتی بالا است و ساختار مکانیکی مشکلات نرمافزاری یا مشکلات از دست رفتن دادهها را نخواهد داشت. نگهداری ساده است و فقط نیاز به تمیز کردن منظم و درمان ضد زنگ دارد. هزینه استفاده کم است.
2. قابلیتهای اندازهگیری چند منظوره نیازهای مختلف را برآورده میکند. دقت اندازهگیری قطر داخلی ±0.03 میلیمتر است که برای اندازهگیری قطر سوراخها و عرض شکافها مناسب است. دقت اندازهگیری قطر خارجی ±0.02 میلیمتر است که برای اندازهگیری قطر شفتها و ضخامت صفحات مناسب است. دقت اندازهگیری عمق ±0.05 میلیمتر است که برای اندازهگیری ارتفاع پلهها و عمق سوراخهای کور مناسب است. عملکرد علامتگذاری، علامتگذاری قطعات کار و موقعیتیابی پردازش را تسهیل میکند. محدوده اندازهگیری وسیع است و یک کولیس میتواند اندازهگیریهای هندسی مختلف را تکمیل کند و فرکانس تعویض ابزار را کاهش داده و راندمان کار را بهبود بخشد. سطح استانداردسازی بالا است و با استانداردهای بینالمللی مانند GB/T1214 و ISO13385 مطابقت دارد و نتایج اندازهگیری قابلیت مقایسه و ردیابی دارند.
IV. محدودیتهای راندمان و پیچیدگی عملیاتی1. راندمان اندازهگیری نسبتاً پایین یک نقطه ضعف مهم کولیسهای فلزی است. فرآیند اندازهگیری واحد معمولاً 15-30 ثانیه طول میکشد، از جمله مراحلی مانند موقعیتیابی، خواندن و ثبت. ثبت دادهها به کپی دستی متکی است که مستعد خطا است و میزان خطا از 2٪ تا 5٪ متغیر است. نمیتواند مستقیماً سیگنالهای دیجیتالی را خروجی دهد و نمیتواند با سیستمهای خودکار ادغام شود و کاربرد آن را در محیطهای تولید مدرن محدود میکند.2. مهارتهای عملیاتی بسیار مورد نیاز است که مانع از کاربرد گسترده آنها میشود. روش صحیح نگهداری و تکنیکهای اندازهگیری نیاز به آموزش تخصصی دارند و دوره آموزشی معمولاً 1 تا 2 هفته طول میکشد. مهارت خواندن اعداد دشوار است و مبتدیان اغلب در خواندن اعشار اشتباه میکنند.
3. قابلیتهای محدود پردازش و تجزیه و تحلیل دادهها. قادر به دستیابی به جمعآوری و انتقال دادهها در زمان واقعی نیست که مانع از کنترل فرآیند تولید میشود. تجزیه و تحلیل کنترل فرآیند آماری (SPC) به کار پردازش دادههای اضافی نیاز دارد. ردیابی نتایج اندازهگیری دشوار است و فاقد مهر زمانی و اطلاعات اپراتور است. سطح ادغام اطلاعات کم است و الزامات صنعت 4.0 و تولید هوشمند را برآورده نمیکند.
