Știri - Ghid complet pentru mașini CMM și măsurare

Ce este o mașină CMM?

Imaginați-vă o mașină de tip CNC capabilă să efectueze măsurători extrem de precise într-un mod extrem de automatizat. Asta fac mașinile CMM!

CMM este prescurtarea de la „Mașină de măsurat în coordonate”. Acestea sunt probabil dispozitivele de măsurare 3D supreme în ceea ce privește combinația de flexibilitate generală, precizie și viteză.

Aplicații ale mașinilor de măsurat în coordonate

Mașinile de măsurat în coordonate sunt valoroase oricând trebuie efectuate măsurători precise. Și cu cât măsurătorile sunt mai complexe sau mai numeroase, cu atât este mai avantajos să se utilizeze o mașină de măsurat în coordonate (CMM).

De obicei, CMM-urile sunt utilizate pentru inspecție și controlul calității. Adică, sunt folosite pentru a verifica dacă piesa îndeplinește cerințele și specificațiile proiectantului.

De asemenea, pot fi folosite pentru ainginerie inversăpiesele existente prin efectuarea de măsurători precise ale caracteristicilor acestora.

Cine a inventat mașinile CMM?

Primele mașini CMM au fost dezvoltate de compania Ferranti din Scoția în anii 1950. Acestea erau necesare pentru măsurarea precisă a pieselor în industria aerospațială și de apărare. Primele mașini aveau doar 2 axe de mișcare. Mașinile cu 3 axe au fost introduse în anii 1960 de DEA din Italia. Controlul computerizat a apărut la începutul anilor 1970 și a fost introdus de Sheffield din SUA.

Tipuri de mașini CMM

Există cinci tipuri de mașini de măsurat în coordonate:

CMM de tip punte: În acest model, cel mai comun, capul CMM se sprijină pe o punte. O parte a punții se sprijină pe o șină pe pat, iar cealaltă este susținută de o pernă de aer sau altă metodă pe pat, fără șină de ghidare.
CMM în consolă: Consola susține podul doar pe o singură parte.
CMM Gantry: Gantry-ul folosește o șină de ghidare pe ambele părți, ca un router CNC. Acestea sunt de obicei cele mai mari CMM-uri, așa că au nevoie de suport suplimentar.
CMM cu braț orizontal: Imaginați-vă o consolă, dar cu întreaga punte mișcându-se în sus și în jos pe un singur braț, în loc să se deplaseze pe propria axă. Acestea sunt CMM-urile cele mai puțin precise, dar pot măsura componente mari și subțiri, cum ar fi caroseriile auto.
Mașini CMM portabile cu braț: Aceste mașini utilizează brațe articulate și sunt de obicei poziționate manual. În loc să măsoare direct XYZ, acestea calculează coordonatele din poziția de rotație a fiecărei articulații și din lungimea cunoscută dintre articulații.

Fiecare are avantaje și dezavantaje în funcție de tipurile de măsurători care trebuie efectuate. Aceste tipuri se referă la structura mașinii care este utilizată pentru a-i poziționasondăfață de piesa măsurată.

Iată un tabel util care vă ajută să înțelegeți avantajele și dezavantajele:

Tip CMM	Precizie	Flexibilitate	Cel mai bine utilizat pentru măsurare
Pod	Ridicat	Mediu	Componente de dimensiuni medii care necesită precizie ridicată
Consolă	Cel mai înalt	Scăzut	Componente mai mici care necesită o precizie foarte mare
Braț orizontal	Scăzut	Ridicat	Componente mari care necesită precizie redusă
Gantry	Ridicat	Mediu	Componente mari care necesită precizie ridicată
Tip braț portabil	Cel mai mic	Cel mai înalt	Când portabilitatea este absolut cel mai important criteriu.

Sondele sunt poziționate în mod normal în 3 dimensiuni - X, Y și Z. Cu toate acestea, mașinile mai sofisticate pot permite, de asemenea, modificarea unghiului sondelor, permițând măsurarea în locuri pe care sonda nu le-ar putea ajunge altfel. Mesele rotative pot fi, de asemenea, utilizate pentru a îmbunătăți accesibilitatea diferitelor caracteristici.

CMM-urile sunt adesea fabricate din granit și aluminiu și utilizează rulmenți cu aer.

Sonda este senzorul care determină unde se află suprafața piesei atunci când se efectuează o măsurare.

Tipurile de sonde includ:

Mecanic
Optic
Laser
Lumină albă

Mașinile de măsurare a coordonatelor sunt utilizate în trei moduri generale:

Departamentele de control al calității: acestea sunt de obicei ținute în camere sterile cu climatizare controlată pentru a le maximiza precizia.
Atelier: Aici, CMM-urile sunt printre mașinile CNC pentru a facilita efectuarea inspecțiilor ca parte a unei celule de fabricație, cu o deplasare minimă între CMM și mașina unde sunt prelucrate piesele. Acest lucru permite efectuarea măsurătorilor mai devreme și, eventual, mai des, ceea ce duce la economii, deoarece erorile sunt identificate mai devreme.
Portabile: CMM-urile portabile sunt ușor de deplasat. Pot fi utilizate într-un atelier sau chiar transportate la o locație îndepărtată de fabricație pentru a măsura piese pe teren.

Cât de precise sunt mașinile CMM (precizia CMM)?

Precizia mașinilor de măsurat în coordonate variază. În general, acestea vizează o precizie micrometrică sau mai bună. Dar nu este atât de ușor. În primul rând, eroarea poate fi o funcție de dimensiune, astfel încât eroarea de măsurare a unei CMM poate fi specificată ca o formulă scurtă care include lungimea măsurătorii ca variabilă.

De exemplu, CMM-ul Global Classic de la Hexagon este listat ca un CMM universal accesibil și își specifică precizia astfel:

1,0 + L/300 µm

Aceste măsurători sunt în microni, iar L este specificat în mm. Să presupunem că încercăm să măsurăm lungimea unei elemente de 10 mm. Formula ar fi 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 sau 1,03 microni.

Un micron este o miime de mm, adică aproximativ 0,00003937 inci. Deci eroarea la măsurarea lungimii noastre de 10 mm este de 0,00103 mm sau 0,00004055 inci. Asta înseamnă mai puțin de o jumătate de zecime – o eroare destul de mică!

Pe de altă parte, ar trebui să existe o precizie de 10 ori mai mare decât cea pe care încercăm să o măsurăm. Asta înseamnă că am putea avea încredere în această măsurătoare doar de 10 ori mai mare decât valoarea respectivă, sau 0,00005 inci. Totuși, o eroare destul de mică.

Lucrurile devin și mai neclare în cazul măsurătorilor CMM din atelier. Dacă CMM-ul este adăpostit într-un laborator de inspecție cu temperatură controlată, acest lucru ajută foarte mult. Dar în atelier, temperaturile pot varia destul de mult. Există diverse modalități prin care un CMM poate compensa variația temperaturii, dar niciuna nu este perfectă.

Producătorii de CMM specifică adesea precizia pentru o bandă de temperatură, iar conform standardului ISO 10360-2 pentru precizia CMM, o bandă tipică este de 18-22 °C (64-72 °F). Acest lucru este excelent, cu excepția cazului în care temperatura din atelier este de 86 °F vara. Atunci nu aveți o specificație bună pentru eroare.

Unii producători vă vor oferi un set de trepte sau benzi de temperatură cu specificații de precizie diferite. Dar ce se întâmplă dacă vă aflați în mai multe intervale pentru aceeași serie de piese la diferite ore ale zilei sau în diferite zile ale săptămânii?

Începe să fie nevoie să creezi un buget de incertitudine care să ia în considerare cele mai nefavorabile cazuri. Dacă aceste cazuri nefavorabile duc la toleranțe inacceptabile pentru piesele tale, sunt necesare modificări suplimentare ale procesului:

Puteți limita utilizarea CMM la anumite ore ale zilei când temperaturile se încadrează în intervale mai favorabile.
Puteți alege să prelucrați doar piese sau caracteristici cu toleranță mai mică la anumite ore ale zilei.
CMM-urile mai bune pot avea specificații mai bune pentru intervalele de temperatură. Ar putea merita investiția, chiar dacă pot fi mult mai scumpe.

Desigur, aceste măsuri vor afecta negativ capacitatea dumneavoastră de a programa cu precizie lucrările. Dintr-o dată, vă gândiți că un control mai bun al climatizării în atelier ar putea fi o investiție utilă.

Poți vedea cât de complicată devine toată treaba asta cu măsurarea.

Celălalt ingredient important este modul în care sunt specificate toleranțele care trebuie verificate de CMM. Standardul de aur este Dimensionarea și Toleranța Geometrică (GD&T). Consultați cursul nostru introductiv despre GD&T pentru a afla mai multe.

Software CMM

Mașinile de măsurat dimensiune (CMM) rulează diverse tipuri de software. Standardul se numește DMIS, care înseamnă Dimensional Measurement Interface Standard (Standard de interfață de măsurare dimensională). Deși nu este principala interfață software pentru fiecare producător de CMM, majoritatea îl acceptă cel puțin.

Producătorii și-au creat propriile variante unice pentru a adăuga sarcini de măsurare care nu sunt acceptate de DMIS.

DMIS

După cum am menționat, DMIS este standardul, dar, la fel ca și codul G al CNC, există multe dialecte, inclusiv:

PC-DMIS: Versiunea Hexagon
OpenDMIS
TouchDMIS: Perceptron

MCOSMOS

MCOSTMOS este software-ul CMM de la Nikon.

Calypso

Calypso este un software CMM de la Zeiss.

Software CMM și CAD/CAM

Cum se leagă software-ul și programarea CMM de software-ul CAD/CAM?

Există multe formate de fișiere CAD diferite, așa că verificați cu care este compatibil software-ul dvs. CMM. Integrarea supremă se numește Definiție bazată pe model (MBD). Cu MBD, modelul în sine poate fi utilizat pentru a extrage dimensiuni pentru CMM.

MDB este destul de avansat, așa că nu este încă utilizat în majoritatea cazurilor.

Sonde, dispozitive de fixare și accesorii CMM

Sonde CMM

O varietate de tipuri și forme de sonde sunt disponibile pentru a facilita multe aplicații diferite.

Fixări CMM

Toate dispozitivele de fixare economisesc timp la încărcarea și descărcarea pieselor pe o mașină CMM, la fel ca pe o mașină CNC. Puteți chiar achiziționa mașini CMM cu încărcătoare automate de paleți pentru a maximiza randamentul.