Kompletan vodič za CMM mašine i mjerenja

Šta je CMM mašina?

Zamislite CNC mašinu sposobnu za izuzetno precizna mjerenja na visoko automatizovan način. To je ono što CMM mašine rade!

CMM je skraćenica za "Koordinatnu mjernu mašinu". Oni su možda ultimativni 3D mjerni uređaji u smislu njihove kombinacije ukupne fleksibilnosti, tačnosti i brzine.

Primjena koordinatnih mjernih mašina

Koordinatne mjerne mašine su vrijedne kad god je potrebno izvršiti precizna mjerenja. Što su mjerenja složenija ili brojnija, to je povoljnije koristiti CMM.

CMM-ovi se obično koriste za inspekciju i kontrolu kvalitete. To jest, koriste se za provjeru da li dio ispunjava zahtjeve i specifikacije dizajnera.

Također se mogu koristiti zaobrnuti inženjeringpostojećih dijelova preciznim mjerenjem njihovih karakteristika.

Ko je izumio CMM mašine?

Prve CMM mašine razvila je kompanija Ferranti iz Škotske 1950-ih godina. Bile su potrebne za precizno mjerenje dijelova u vazduhoplovnoj i odbrambenoj industriji. Prve mašine imale su samo 2 ose kretanja. Mašine sa 3 ose uvela je 1960-ih italijanska DEA. Kompjutersko upravljanje pojavilo se početkom 1970-ih, a uveo ga je Sheffield iz SAD-a.

Vrste CMM mašina

Postoji pet vrsta koordinatnih mjernih mašina:

• Koordinatna mjerna mašina (CMM) mostnog tipa: Kod ovog, najčešćeg dizajna, glava CMM-a se kreće na mostu. Jedna strana mosta se kreće na šini na krevetu, a druga je oslonjena na zračni jastuk ili neku drugu metodu na krevetu bez vodilice.
• Konzolna CMM: Konzola podržava most samo s jedne strane.
• Portalna CMM: Portalna CMM mašina koristi vodilicu sa obje strane, poput CNC glodalice. Ovo su obično najveće CMM mašine, tako da im je potrebna dodatna podrška.
• Horizontalni CMM s krakom: Zamislite konzolu, ali s cijelim mostom koji se pomiče gore-dolje po jednom kraku, a ne po vlastitoj osi. Ovo su najmanje precizni CMM-ovi, ali mogu mjeriti velike, tanke komponente poput karoserija automobila.
• Prenosna CMM mašina sa zglobnim krakovima: Ove mašine koriste zglobne krakove i obično se pozicioniraju ručno. Umjesto direktnog mjerenja XYZ, one izračunavaju koordinate iz rotacionog položaja svakog zgloba i poznate dužine između zglobova.

Svaki od njih ima prednosti i nedostatke ovisno o vrstama mjerenja koja treba izvršiti. Ove vrste se odnose na strukturu mašine koja se koristi za njeno pozicioniranje.sondau odnosu na dio koji se mjeri.

Evo korisne tabele koja će vam pomoći da shvatite prednosti i nedostatke:

Sonde se obično pozicioniraju u 3 dimenzije – X, Y i Z. Međutim, sofisticiranije mašine mogu omogućiti i promjenu ugla sonde, što omogućava mjerenje na mjestima do kojih sonda inače ne bi mogla doći. Rotacijski stolovi se također mogu koristiti za poboljšanje pristupačnosti različitim elementima.

Koordinatne mjerne mašine (CMM) su često napravljene od granita i aluminija i koriste zračne ležajeve.

Sonda je senzor koji određuje gdje se nalazi površina dijela kada se vrši mjerenje.

Vrste sondi uključuju:

• Mehanički
• Optički
• Laser
• Bijelo svjetlo

Koordinatne mjerne mašine se koriste na otprilike tri opšta načina:

• Odjeli za kontrolu kvalitete: Ovdje se obično drže u čistim prostorijama s kontroliranom klimom kako bi se maksimizirala njihova preciznost.
• Proizvodni prostor: Ovdje se CMM-ovi nalaze među CNC mašinama kako bi se olakšalo obavljanje inspekcija kao dio proizvodne ćelije s minimalnim kretanjem između CMM-a i mašine gdje se dijelovi obrađuju. To omogućava ranije i potencijalno češće mjerenje, što dovodi do ušteda jer se greške ranije identificiraju.
• Prenosivost: Prenosive CMM-ove je lako premještati. Mogu se koristiti u proizvodnom pogonu ili čak nositi na lokaciju udaljenu od proizvodnog pogona za mjerenje dijelova na terenu.

Koliko su tačne CMM mašine (tačnost CMM-a)?

Tačnost koordinatnih mjernih mašina varira. Generalno, one teže mikrometarskoj preciznosti ili boljoj. Ali to nije tako jednostavno. Kao prvo, greška može biti funkcija veličine, tako da se greška mjerenja CMM-a može specificirati kao kratka formula koja uključuje dužinu mjerenja kao varijablu.

Na primjer, Hexagonov Global Classic CMM naveden je kao pristupačan višenamjenski CMM, a njegova tačnost je specificirana kao:

1,0 + L/300um

Ta mjerenja su u mikronima, a L je specificirano u mm. Dakle, recimo da pokušavamo izmjeriti dužinu elementa od 10 mm. Formula bi bila 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 ili 1,03 mikrona.

Mikron je hiljaditi dio mm, što je otprilike 0,00003937 inča. Dakle, greška pri mjerenju naše dužine od 10 mm iznosi 0,00103 mm ili 0,00004055 inča. To je manje od pola desetine – prilično mala greška!

S druge strane, trebala bi biti tačna 10 puta veća od one koju pokušavamo izmjeriti. To znači da ako bismo mogli vjerovati ovom mjerenju samo do 10 puta veće vrijednosti, ili 0,00005 inča, to je i dalje prilično mala greška.

Stvari postaju još mutnije za mjerenja sa CMM-om u proizvodnom pogonu. Ako se CMM nalazi u laboratoriju za inspekciju sa kontrolisanom temperaturom, to mnogo pomaže. Ali u proizvodnom pogonu temperature mogu prilično varirati. Postoje različiti načini na koje CMM može kompenzovati temperaturne varijacije, ali nijedan nije savršen.

Proizvođači CMM-a često specificiraju tačnost za temperaturni opseg, a prema standardu ISO 10360-2 za tačnost CMM-a, tipičan opseg je 18-22°C. To je odlično osim ako temperatura u vašoj radionici nije 29°C ljeti. Tada nemate dobru specifikaciju za grešku.

Neki proizvođači će vam dati set stepenica ili temperaturnih opsega s različitim specifikacijama tačnosti. Ali šta se dešava ako se nalazite u više od jednog opsega za istu seriju dijelova u različito doba dana ili različitim danima u sedmici?

Počinje se kreirati budžet neizvjesnosti koji uzima u obzir najgore slučajeve. Ako ti najgori slučajevi rezultiraju neprihvatljivim tolerancijama za vaše dijelove, potrebne su daljnje promjene procesa:

• Možete ograničiti upotrebu CMM-a na određeno doba dana kada temperature padaju u povoljnije raspone.
• Možete odabrati da obrađujete dijelove ili elemente niže tolerancije samo u određeno doba dana.
• Bolji CMM-ovi mogu imati bolje specifikacije za vaše temperaturne raspone. Možda se isplate čak i ako budu mnogo skuplji.

Naravno, ove mjere će uništiti vašu sposobnost da precizno planirate svoje poslove. Odjednom pomislite da bi bolja kontrola klime u proizvodnom pogonu mogla biti vrijedna investicija.

Možete vidjeti kako cijela ova stvar s mjerenjem postaje prilično komplicirana.

Drugi sastojak koji ide ruku pod ruku je način na koji se specificiraju tolerancije koje treba provjeriti pomoću CMM-a. Zlatni standard je geometrijsko dimenzioniranje i toleranciranje (GD&T). Pogledajte naš uvodni kurs o GD&T-u da biste saznali više.

CMM softver

CMM-ovi koriste različite vrste softvera. Standard se zove DMIS, što je skraćenica od Dimensional Measurement Interface Standard (Standard interfejsa za dimenzijsko mjerenje). Iako nije glavni softverski interfejs za svakog proizvođača CMM-a, većina ih ga barem podržava.

Proizvođači su kreirali vlastite jedinstvene opcije kako bi dodali zadatke mjerenja koje DMIS ne podržava.

DMIS

Kao što je spomenuto, DMIS je standard, ali kao i CNC-ov G-kod, postoji mnogo dijalekata, uključujući:

• PC-DMIS: Hexagonova verzija
• OpenDMIS
• TouchDMIS: Perceptron

MCOSMOS

MCOSTMOS je Nikonov CMM softver.

Kalipso

Calypso je CMM softver kompanije Zeiss.

CMM i CAD/CAM softver

Kakav je odnos CMM softvera i programiranja sa CAD/CAM softverom?

Postoji mnogo različitih CAD formata datoteka, stoga provjerite s kojim je vaš CMM softver kompatibilan. Ultimativna integracija se naziva Model Based Definition (MBD). S MBD-om, sam model se može koristiti za izdvajanje dimenzija za CMM.

MDB je prilično vodeći, tako da se još uvijek ne koristi u većini slučajeva.

Sonde, pribor i pribor za CMM

CMM sonde

Dostupne su različite vrste i oblici sondi kako bi se olakšale mnoge različite primjene.

Pribor za CMM

Pribori štede vrijeme prilikom utovara i istovara dijelova na CMM, baš kao i na CNC mašini. Možete čak nabaviti CMM-ove koji imaju automatske utovarivače paleta kako biste maksimizirali protok.

Cijena CMM mašine

Cijene novih koordinatnih mjernih mašina kreću se od 20.000 do 30.000 dolara, pa sve do preko milion dolara.

Poslovi vezani za CMM u mašinskoj radionici

Voditelj CMM-a

CMM programer

Operater CMM-a