Täielik CMM-masina ja mõõtmise juhend

Mis on CMM-masin?

Kujutage ette CNC-tüüpi masinat, mis on võimeline tegema äärmiselt täpseid mõõtmisi ülimalt automatiseeritud viisil. Seda CMM-masinad teevadki!

CMM tähistab "koordinaatmõõtmismasinat" (inglise keeles coordinate measureing machine). Need on oma paindlikkuse, täpsuse ja kiiruse poolest ehk parimad 3D-mõõteseadmed.

Koordinaatmõõtemasinate rakendused

Koordinaatmõõtemasinad on väärtuslikud alati, kui on vaja teha täpseid mõõtmisi. Ja mida keerukamad või arvukamad on mõõtmised, seda soodsam on kasutada koordinaatmõõtemasinat.

Tavaliselt kasutatakse CMM-e inspekteerimiseks ja kvaliteedikontrolliks. See tähendab, et neid kasutatakse detaili vastavuse kontrollimiseks projekteerija nõuetele ja spetsifikatsioonidele.

Neid võib kasutada ka selleks, etpöördprojekteerimineolemasolevaid osi, tehes nende omaduste täpsed mõõtmised.

Kes leiutas CMM-masinad?

Esimesed CMM-masinad töötas välja Šotimaa ettevõte Ferranti Company 1950. aastatel. Neid oli vaja detailide täppismõõtmiseks lennundus- ja kaitsetööstuses. Esimestel masinatel oli ainult kaks liikumistelge. Kolmeteljelised masinad võttis 1960. aastatel kasutusele Itaalia DEA. Arvutijuhtimine tuli turule 1970. aastate alguses ja selle võttis kasutusele USA Sheffield.

CMM-masinate tüübid

Koordinaatmõõtemasinaid on viit tüüpi:

• Sillatüüpi CMM: Selle kõige levinuma konstruktsiooni puhul liigub CMM-i pea sillal. Silla üks külg liigub voodil oleval rööpal ja teine ​​külg toetub õhkpadjale või muul viisil voodil ilma juhtrööpata.
• Konsool-CMM: Konsool toetab silda ainult ühelt poolt.
• Portaal-KMM: Portaal kasutab mõlemal küljel juhtrööpa, nagu CNC-freespink. Need on tavaliselt suurimad KMM-id, seega vajavad nad lisatuge.
• Horisontaalõlaga KMM: Kujutage ette konsoolseadet, kus kogu sild liigub üles-alla mööda ühte kätt, mitte ümber oma telje. Need on kõige vähem täpsed KMM-id, kuid nendega saab mõõta suuri õhukesi metalldetaile, näiteks autokereid.
• Kaasaskantava käega CMM: Need masinad kasutavad liigendkäppasid ja neid positsioneeritakse tavaliselt käsitsi. XYZ-telje otsese mõõtmise asemel arvutavad nad koordinaadid iga liigendi pöördeasendi ja liigestevahelise teadaoleva pikkuse põhjal.

Igal neist on eelised ja puudused, olenevalt tehtavate mõõtmiste tüüpidest. Need tüübid viitavad masina konstruktsioonile, mida kasutatakse selle positsioneerimiseks.sondmõõdetava osa suhtes.

Siin on mugav tabel, mis aitab plusse ja miinuseid paremini mõista:

Sondid paigutatakse tavaliselt kolmemõõtmeliselt – X, Y ja Z. Keerukamad masinad võimaldavad aga ka sondide nurga muutmist, mis võimaldab mõõtmisi kohtades, kuhu sond muidu ei ulatu. Pöördlaudu saab kasutada ka erinevate objektide ligipääsetavuse parandamiseks.

CMM-id on sageli valmistatud graniidist ja alumiiniumist ning neil on õhklaagrid.

Sond on andur, mis määrab mõõtmise ajal detaili pinna asukoha.

Sondi tüübid hõlmavad järgmist:

• Mehaaniline
• Optiline
• Laser
• Valge valgus

Koordinaatmõõtmismasinaid kasutatakse umbes kolmel üldisel viisil:

• Kvaliteedikontrolli osakonnad: Siin hoitakse neid tavaliselt kliimaseadmega puhasruumides, et maksimeerida nende täpsust.
• Töökoda: Siin on CMM-id CNC-masinate hulgas, et lihtsustada kontrollide teostamist tootmisüksuse osana, minimaalse teekonnaga CMM-i ja masina vahel, kus detaile töödeldakse. See võimaldab mõõtmisi teha varem ja potentsiaalselt sagedamini, mis toob kaasa kokkuhoidu, kuna vead avastatakse varem.
• Kaasaskantav: Kaasaskantavaid CMM-e on lihtne ringi liigutada. Neid saab kasutada tootmispõrandal või isegi viia tootmisüksusest kaugel asuvasse kohta, et detaile kohapeal mõõta.

Kui täpsed on CMM-masinad (CMM-i täpsus)?

Koordinaatmõõtemasinate täpsus on erinev. Üldiselt püüavad nad saavutada mikromeetrilist või paremat täpsust. Kuid see pole nii lihtne. Esiteks võib viga olla suuruse funktsioon, seega saab CMM-i mõõtmisvea määrata lühikese valemina, mis sisaldab muutujana mõõtmise pikkust.

Näiteks Hexagoni Global Classic CMM on loetletud taskukohase universaalse CMM-ina ja selle täpsus on järgmine:

1,0 + l/300 μm

Need mõõdud on mikronites ja L on millimeetrites. Oletame, et püüame mõõta 10 mm pikkuse elemendi pikkust. Valem oleks 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 ehk 1,03 mikronit.

Mikron on tuhandik millimeetrist, mis on umbes 0,00003937 tolli. Seega on viga 10 mm pikkuse mõõtmisel 0,00103 mm ehk 0,00004055 tolli. See on vähem kui pool kümnendikku – üsna väike viga!

Teisest küljest peaks täpsus olema 10 korda suurem kui see, mida me mõõta püüame. See tähendab, et kui me võime seda mõõtmist usaldada ainult 10-kordse väärtuseni ehk 0,00005 tolli. See on ikkagi üsna väike viga.

Töökojas tehtavate CMM-mõõtmiste puhul muutub olukord veelgi segasemaks. Kui CMM asub temperatuuriga kontrollitavas kontrolllaboris, on sellest palju abi. Töökojas võivad temperatuurid aga üsna palju kõikuda. CMM saab temperatuurikõikumisi kompenseerida mitmel viisil, kuid ükski neist pole täiuslik.

CMM-i tootjad määravad sageli täpsuse temperatuurivahemiku jaoks ja vastavalt CMM-i täpsuse standardile ISO 10360-2 on tüüpiline vahemik 64–72 °F (18–22 °C). See on suurepärane, välja arvatud juhul, kui teie tootmispõranda temperatuur on suvel 86 °F. Sellisel juhul pole teil vea kohta head spetsifikatsiooni.

Mõned tootjad pakuvad erinevate täpsusspetsifikatsioonidega astmeid või temperatuurivahemikke. Aga mis juhtub, kui sama partii puhul on eri kellaaegadel või nädalapäevadel rohkem kui ühes vahemikus?

Tuleb luua ebakindluse eelarve, mis arvestab halvimate juhtumitega. Kui need halvimad juhtumid põhjustavad teie osade jaoks vastuvõetamatuid tolerantse, on vaja täiendavaid protsessimuudatusi:

• Saate CMM-i kasutamist piirata teatud kellaaegadega, kui temperatuur langeb soodsamasse vahemikku.
• Võite valida, et töötlete madalama tolerantsiga osi või omadusi ainult teatud kellaaegadel.
• Parematel KMM-idel võivad olla teie temperatuurivahemike jaoks paremad spetsifikatsioonid. Need võivad olla oma hinda väärt, isegi kui nad võivad olla palju kallimad.

Loomulikult kahjustavad need meetmed teie võimet oma töid täpselt planeerida. Järsku hakkate mõtlema, et parem kliimaseade tootmispõrandal võiks olla väärt investeering.

Näed ju, kuidas kogu see mõõtmise värk üsna keeruliseks läheb.

Teine asjaga käsikäes käiv koostisosa on see, kuidas CMM-i poolt kontrollitavad tolerantsid määratakse. Kullastandard on geomeetriline mõõtmete ja tolerantside mõõtmine (GD&T). Lisateabe saamiseks vaadake meie GD&T sissejuhatavat kursust.

CMM-tarkvara

KMM-idel töötab mitmesugune tarkvara. Standard kannab nime DMIS, mis tähistab dimensioonilise mõõtmise liidese standardit. Kuigi see pole iga KMM-i tootja peamine tarkvaraliides, toetab enamik neist seda vähemalt.

Tootjad on loonud oma ainulaadsed variandid, et lisada mõõtmisülesandeid, mida DMIS ei toeta.

DMIS

Nagu mainitud, on DMIS standard, kuid nagu CNC G-koodil, on ka sellel palju dialekte, sealhulgas:

• PC-DMIS: Hexagoni versioon
• OpenDMIS
• TouchDMIS: Perceptron

MCOSMOS

MCOSTMOS on Nikoni CMM-tarkvara.

Kalipso

Calypso on Zeissi CMM-tarkvara.

CMM-i ja CAD/CAM-tarkvara

Kuidas on CMM-tarkvara ja programmeerimine seotud CAD/CAM-tarkvaraga?

CAD-failivorminguid on palju erinevaid, seega kontrollige, millistega teie CMM-tarkvara ühildub. Lõplik integratsioonivorm kannab nimetust Model Based Definition (MBD). MBD abil saab mudelit ennast kasutada CMM-i mõõtmete eraldamiseks.

MDB on üsna tipptasemel, seega seda enamikul juhtudel veel ei kasutata.

CMM-i sondid, kinnitusdetailid ja lisatarvikud

CMM-sondid

Saadaval on mitmesuguseid sondi tüüpe ja kujusid, mis hõlbustavad paljusid erinevaid rakendusi.

CMM-i inventar

Kinnitusdetailid säästavad CMM-il detailide laadimisel ja mahalaadimisel aega, täpselt nagu CNC-masinal. Läbilaskevõime maksimeerimiseks on saadaval isegi CMM-id, millel on automaatsed kaubaaluste laadurid.

CMM masina hind

Uute koordinaatmõõtemasinate hinnad algavad 20 000–30 000 dollarist ja ulatuvad üle miljoni dollari.

CMM-iga seotud töökohad masinapoes

CMM-i haldur

CMM-programmeerija

CMM-operaator