Potpuni vodič za CMM strojeve i mjerenja

Što je CMM stroj?

Zamislite CNC stroj sposoban za iznimno precizna mjerenja na visoko automatiziran način. To je ono što CMM strojevi rade!

CMM je kratica za „Koordinatni mjerni stroj“. Oni su možda ultimativni 3D mjerni uređaji u smislu kombinacije ukupne fleksibilnosti, točnosti i brzine.

Primjena koordinatnih mjernih strojeva

Koordinatni mjerni strojevi su vrijedni kad god je potrebno izvršiti točna 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 ispunjava li dio zahtjeve i specifikacije dizajnera.

Također se mogu koristiti zaobrnuti inženjeringpostojećih dijelova točnim mjerenjem njihovih značajki.

Tko je izumio CMM strojeve?

Prve CMM strojeve razvila je tvrtka Ferranti iz Škotske 1950-ih. Bili su potrebni za precizno mjerenje dijelova u zrakoplovnoj i obrambenoj industriji. Prvi strojevi imali su samo 2 osi kretanja. Strojeve s 3 osi uvela je talijanska tvrtka DEA 1960-ih. Računalno upravljanje pojavilo se početkom 1970-ih u Sheffieldu u SAD-u.

Vrste CMM strojeva

Postoji pet vrsta koordinatnih mjernih strojeva:

• CMM s mostom: U ovom, najčešćem dizajnu, glava CMM-a se kreće na mostu. Jedna strana mosta se kreće na tračnici na krevetu, a druga je oslonjena na zračni jastuk ili neku drugu metodu na krevetu bez vodilice.
• Konzolna CMM: Konzola podupire most samo s jedne strane.
• Portalni CMM: Portalni CMM koristi vodilicu s obje strane, poput CNC glodalice. To su obično najveći CMM-ovi, pa im je potrebna dodatna podrška.
• CMM s horizontalnom rukom: Zamislite konzolu, ali s cijelim mostom koji se pomiče gore-dolje po jednoj ruci, a ne po vlastitoj osi. Ovo su najmanje točni CMM-ovi, ali mogu mjeriti velike tanke dijelove poput karoserija automobila.
• Prijenosni CMM s rukom: Ovi strojevi koriste zglobne ruke i obično se pozicioniraju ručno. Umjesto izravnog mjerenja XYZ, oni izračunavaju koordinate iz rotacijskog položaja svakog zgloba i poznate duljine između zglobova.

Svaki ima prednosti i nedostatke ovisno o vrstama mjerenja koja treba izvršiti. Ove vrste se odnose na strukturu stroja koja se koristi za njegovo pozicioniranjesondau odnosu na dio koji se mjeri.

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

Sonde se obično pozicioniraju u 3 dimenzije – X, Y i Z. Međutim, sofisticiraniji strojevi mogu omogućiti i promjenu kuta sonde, što omogućuje mjerenje na mjestima do kojih sonda inače ne bi mogla doći. Rotacijski stolovi također se mogu koristiti za poboljšanje pristupačnosti raznim značajkama.

CMM-ovi su često izrađeni od granita i aluminija te 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

Koordinatni mjerni strojevi koriste se na otprilike tri opća 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 strojevima kako bi se olakšalo izvođenje inspekcija kao dio proizvodne ćelije s minimalnim putovanjem između CMM-a i stroja gdje se dijelovi obrađuju. To omogućuje ranije i potencijalno češće mjerenje, što dovodi do ušteda jer se pogreške ranije otkrivaju.
• Prijenosni: Prijenosne CMM-ove je lako premještati. Mogu se koristiti u proizvodnom pogonu ili čak na lokaciji udaljenoj od proizvodnog pogona za mjerenje dijelova na terenu.

Koliko su točni CMM strojevi (točnost CMM-a)?

Točnost koordinatnih mjernih strojeva varira. Općenito, teže mikrometarskoj preciznosti ili boljoj. Ali nije tako jednostavno. Prije svega, pogreška može biti funkcija veličine, pa se pogreška mjerenja CMM-a može odrediti kao kratka formula koja uključuje duljinu mjerenja kao varijablu.

Na primjer, Hexagonov Global Classic CMM naveden je kao pristupačan višenamjenski CMM, a njegova točnost specificira:

1,0 + L/300 μm

Te su mjere u mikronima, a L je naveden u mm. Dakle, recimo da pokušavamo izmjeriti duljinu elementa od 10 mm. Formula bi bila 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 ili 1,03 mikrona.

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

S druge strane, trebala bi biti točnost 10 puta veća od one koju pokušavamo izmjeriti. To znači da ako bismo mogli vjerovati ovom mjerenju samo do 10 puta veće vrijednosti, odnosno 0,00005 inča, još uvijek je prilično mala pogreška.

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

Proizvođači CMM-ova često specificiraju točnost za temperaturni pojas, a prema standardu ISO 10360-2 za točnost CMM-a, tipičan pojas je 18-22 °C. To je izvrsno osim ako temperatura u vašoj radionici ljeti nije 29 °C. Tada nemate dobru specifikaciju za pogrešku.

Neki proizvođači će vam dati set stepenica ili temperaturnih pojaseva s različitim specifikacijama točnosti. Ali što se događa ako ste u više od jednog raspona za istu seriju dijelova u različito doba dana ili različite dane u tjednu?

Počinje se stvarati proračun neizvjesnosti koji dopušta 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 obradu dijelova ili elemenata niže tolerancije samo u određeno doba dana.
• Bolji CMM-ovi mogu imati bolje specifikacije za vaše temperaturne raspone. Možda se isplate iako mogu biti puno skuplji.

Naravno da će ove mjere uništiti vašu sposobnost preciznog planiranja poslova. Odjednom pomislite da bi bolja kontrola klime u proizvodnom pogonu mogla biti vrijedna investicija.

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

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

CMM softver

CMM-ovi koriste razne vrste softvera. Standard se zove DMIS, što je kratica za Standard sučelja za dimenzijsko mjerenje (Dimensional Measurement Interface Standard). Iako nije glavno softversko sučelje za svakog proizvođača CMM-a, većina ih ga barem podržava.

Proizvođači su stvorili vlastite jedinstvene okuse 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 tvrtke Zeiss.

CMM i CAD/CAM softver

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

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

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

Sonde, pribor i pribor za CMM

CMM sonde

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

Uređaji za CMM

Pribori štede vrijeme pri utovaru i istovaru dijelova na CMM-u, baš kao i na CNC stroju. Možete čak nabaviti CMM-ove s automatskim utovarivačima paleta kako biste maksimizirali protok.

Cijena CMM stroja

Cijene novih koordinatnih mjernih strojeva kreću se od 20.000 do 30.000 dolara, a idu i do preko milijun dolara.

Poslovi vezani za CMM u strojarnici

Voditelj CMM-a

CMM programer

Operater CMM-a