4.1 精密加工与检测设备
4.1.1 精密加工设备在时域范围内的容许振动值,宜按表4.1.1的规定确定。
4.1.2 电子工厂、纳米实验室及物理实验室用精密仪器和设备在频域范围内1/3倍频程的容许振动值,宜按表4.1.2的规定确定。
注:当频率重叠时,应同时满足两个频率区间上的容许振动要求。
4.1.3 三坐标测量机在频域范围内的容许振动值,宜按表4.1.3的规定确定。
注:1 本表适用于测量范围在500mm~2000mm的三坐标测量机;
2 ε为测量精度,L为三坐标测量机的最大量程;
3 表中30Hz -50Hz之间数值可采用线性插值计算。
4.1.1 本条给出了部分以时域示值的精密加工设备的容许振动值,并明确是以时域的峰值表示。
4.1.2 本标准规定的容许振动值有如下特点:
(1) 由于精密仪器与设备本身是一个多自由度的复杂弹性系统,自身具有多个固有振动频率及阻尼比,当外界振动频率与某个固有振动频率一致时,系统产生共振,会影响其正常工作。而对于外界环境振动,经大量实例及研究结果证明,是一种平稳随机振动过程,本身含有丰富的简谐振动频率,为了确保仪器及设备的正常工作,对外界环境中存在各种不同频率的振动幅值进行限制,以减弱因共振等产生振动影响的做法是较为科学的。因此,本条规定的容许振动值均采用频域表达。
(2) 频域采用1/3倍频程中心频率的幅值表示,这是因为对于随机振动频谱,采用1/3倍频程带宽的能量来描述随机振动幅值大小是合适的,同时,设备制造提供的容许振动值也基本采用1/3倍频程的中心频率值表示。
(3) 由于随机振动能量分布在较宽的频率范围内,用峰值描述难以反映随机振动的特性,采用均方根值有利于数据的检验及比对,因此本条规定的容许振动值采用频域均方根值。
(4) 由于普通的精密仪器与设备对于4Hz以下频段的振动不敏感,因此不考虑其振动影响;对于4Hz~8Hz 频段,则反映为对振动加速度敏感,因此采用振动加速度作为控制指标。但对于控制精度较高的集成电路、激光装置、纳米加工等,其研发、加工与试验用仪器及设备的自身即带有空气弹簧隔振装置,而它们的固有振动频率往往在1Hz~3Hz ,为了降低这些频段的振动响应,将容许振动值的频段范围延至1Hz,也即提高了对低频段的振动限值要求。
本条明确了电子工厂、纳米实验室及物理实验室用精密仪器与设备以频域的1/3倍频程均方根值作为容许振动标准的限值,且不同频段以不同的物理量示值。
4.1.3 通常大中型三坐标测量机,特别是大型悬臂式测量机容易受到环境振动影响。由于设备与被测工件较大,测量机布置位置相对固定,需要安装在专门的地基基础上,对基础振动有一定要求。当测量机对测量精度有特殊要求时,需要根据设备的具体要求专门设计地基基础,或采取必要的减振和隔振措施。
根据三坐标测量机厂家提供的测量机对环境振动的要求,以及对三坐标测量机测试结构系统的动力分析发现,三坐标测量机的一阶固有频率多在10Hz~30Hz范围内,在此区间的环境振动容易引起测试机构共振,影响测量精度。在通常情况下,只要确保8Hz~100Hz范围内的基础振动符合设备使用条件,就能保证测量精度不受振动影响。而多数三坐标测量机要求的频率范围是0.5Hz~100Hz,在这个频率区间内控制好环境振动,应该更能确保三坐标测量精度,这样的要求也更加保险。测量值应取平均幅值,测量的波峰因数应小于6。
由于三坐标测量机的型式种类非常多,不同厂家不同机型的容许振动限值也不一样。根据数十台三坐标测量机的技术条件,在确保80%保证率的前提下,提出了三坐标基础的容许振动限值。对于少数有特殊要求的三坐标测量机,则需要根据具体设备的要求设计基础。
位移限值主要用于低频振动控制,加速度限值用于高频振动控制。对于10Hz~30Hz范围的振动要求较严格一些。当频率大于100Hz时,振动控制相对容易一些,有些较低精度三坐标测量机的振动要求可以达到300mm/s2。考虑到本标准其他章节的限值条件,容许振动加速度值均控制在200mm/s2~300mm/s2。在实际应用中,可以根据具体测量机的要求对技术指标作适当调整。图2是三坐标测量机对环境振动的要求。
图2 三坐标测量机的容许振动值
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