Οδηγός πλήρους μηχανής CMM και μέτρησης

Τι είναι η μηχανή CMM;

Φανταστείτε μια μηχανή τύπου CNC ικανή να κάνει εξαιρετικά ακριβείς μετρήσεις με έναν πολύ αυτοματοποιημένο τρόπο. Αυτό κάνουν τα μηχανήματα CMM!

Το CMM αντιπροσωπεύει "μηχανή μέτρησης συντεταγμένων". Είναι ίσως οι τελικές συσκευές μέτρησης 3D όσον αφορά το συνδυασμό της συνολικής ευελιξίας, ακρίβειας και ταχύτητας.

Εφαρμογές μηχανών μέτρησης συντεταγμένων

Οι μηχανές μέτρησης συντεταγμένων είναι πολύτιμες κάθε φορά που πρέπει να γίνουν ακριβείς μετρήσεις. Και όσο πιο πολύπλοκα ή πολυάριθμες μετρήσεις, τόσο πιο πλεονεκτικό είναι να χρησιμοποιήσετε ένα CMM.

Συνήθως τα CMM χρησιμοποιούνται για έλεγχο και ποιοτικό έλεγχο. Δηλαδή, χρησιμοποιούνται για την επαλήθευση του τμήματος πληρούν τις απαιτήσεις και τις προδιαγραφές του σχεδιαστή.

Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούναντίστροφος μηχανικόςτα υπάρχοντα μέρη κάνοντας ακριβείς μετρήσεις των χαρακτηριστικών τους.

Ποιος εφευρέθηκε τα μηχανήματα CMM;

Οι πρώτες μηχανές CMM αναπτύχθηκαν από την Ferranti Company της Σκωτίας στη δεκαετία του 1950. Χρειάστηκαν για τη μέτρηση ακριβείας των τμημάτων στην αεροδιαστημική και αμυντική βιομηχανία. Τα πρώτα μηχανήματα είχαν μόνο 2 άξονες κίνησης. 3 μηχανές άξονα εισήχθησαν στη δεκαετία του 1960 από την DEA της Ιταλίας. Ο έλεγχος του υπολογιστή ήρθε στις αρχές της δεκαετίας του 1970 και εισήχθη από το Σέφιλντ των ΗΠΑ.

Τύποι μηχανών CMM

Υπάρχουν πέντε τύποι μηχανής μέτρησης συντεταγμένων:

• Τύπος γέφυρας CMM: Σε αυτό το σχέδιο, το πιο συνηθισμένο, το κεφάλι CMM βόλτες σε μια γέφυρα. Μια πλευρά της γέφυρας βόλτες σε μια σιδηροτροχιά στο κρεβάτι, και η άλλη υποστηρίζεται σε ένα μαξιλάρι αέρα ή άλλη μέθοδο στο κρεβάτι χωρίς οδηγό σιδηροτροχιά.
• Condilever CMM: Το πρόβολο υποστηρίζει τη γέφυρα μόνο στη μία πλευρά.
• Gantry CMM: Το Gantry χρησιμοποιεί έναν οδηγό σιδηροτροχιά και στις δύο πλευρές, όπως ένα δρομολογητή CNC. Αυτά είναι συνήθως τα μεγαλύτερα CMM, έτσι χρειάζονται την επιπλέον υποστήριξη.
• Οριζόντιος βραχίονας CMM: Εικόνα ένα πρόβολο, αλλά με όλη τη γέφυρα που κινείται πάνω και κάτω από τον ενιαίο βραχίονα και όχι με τον δικό του άξονα. Αυτά είναι τα λιγότερο ακριβή CMM, αλλά μπορούν να μετρήσουν τα μεγάλα λεπτά ήταν συστατικά όπως τα σώματα αυτοκινήτων.
• Φορητός τύπος βραχίονα CMM: Αυτά τα μηχανήματα χρησιμοποιούν αρθρωτά χέρια και είναι συνήθως τοποθετημένα με το χέρι. Αντί να μετρούν άμεσα το XYZ, υπολογίζουν συντεταγμένες από την περιστροφική θέση κάθε άρθρωσης και το γνωστό μήκος μεταξύ των αρθρώσεων.

Ο καθένας έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα ανάλογα με τους τύπους μετρήσεων που πρέπει να γίνουν. Αυτοί οι τύποι αναφέρονται στη δομή του μηχανήματος που χρησιμοποιείται για τη θέση τουκαθετήραςσε σχέση με το μετράται μέρος.

Εδώ είναι ένα εύχρηστο τραπέζι για να βοηθήσετε να κατανοήσετε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα:

Οι ανιχνευτές τοποθετούνται κανονικά σε 3 διαστάσεις -Χ, Υ και Ζ. Ωστόσο, πιο εξελιγμένα μηχανήματα μπορούν επίσης να επιτρέψουν την αλλαγή της γωνίας των ανιχνευτών, επιτρέποντας τη μέτρηση σε μέρη που ο ανιχνευτής δεν θα μπορούσε να φτάσει διαφορετικά. Οι περιστροφικοί πίνακες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της ικανότητας προσέγγισης-διαφόρων χαρακτηριστικών.

Τα CMM είναι συχνά κατασκευασμένα από γρανίτη και αλουμίνιο και χρησιμοποιούν ρουλεμάν αέρα

Ο ανιχνευτής είναι ο αισθητήρας που καθορίζει πού είναι η επιφάνεια του τμήματος όταν γίνεται μια μέτρηση.

Οι τύποι ανιχνευτών περιλαμβάνουν:

• Μηχανικός
• Οπτικός
• Λέιζερ
• Λευκό φως

Οι μηχανές μέτρησης συντεταγμένων χρησιμοποιούνται σε περίπου τρεις γενικούς τρόπους:

• Τμήματα ελέγχου ποιότητας: Εδώ είναι συνήθως διατηρούνται σε καθαρισμένα δωμάτια ελεγχόμενα από το κλίμα για να μεγιστοποιήσουν την ακρίβειά τους.
• Καταπολέμηση του δαπέδου: Εδώ τα CMM είναι κάτω από τις μηχανές CNC για να διευκολύνουν την εκτέλεση επιθεωρήσεων ως μέρος ενός κυττάρου παραγωγής με ελάχιστη διαδρομή μεταξύ του CMM και του μηχανήματος όπου τα εξαρτήματα επεξεργάζονται. Αυτό επιτρέπει τη λήψη μετρήσεων νωρίτερα και ενδεχομένως πιο συχνά, γεγονός που οδηγεί σε εξοικονόμηση καθώς τα σφάλματα εντοπίζονται νωρίτερα.
• Φορητό: Τα φορητά CMM είναι εύκολο να μετακινηθούν. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ένα κατάστημα ή ακόμα και να μεταφέρουν ένα τηλεχειριστήριο από την εγκατάσταση παραγωγής για τη μέτρηση εξαρτημάτων στον τομέα.

Πόσο ακριβείς είναι οι μηχανές CMM (ακρίβεια CMM);

Η ακρίβεια των μηχανών μέτρησης συντεταγμένων ποικίλλει. Γενικά, στοχεύουν στην ακρίβεια μικρομέτρου ή καλύτερα. Αλλά δεν είναι τόσο εύκολο. Για ένα πράγμα, υπάρχει σφάλμα μπορεί να είναι μια συνάρτηση του μεγέθους, οπότε το σφάλμα μέτρησης CMM μπορεί να οριστεί ως ένας σύντομος τύπος που περιλαμβάνει το μήκος της μέτρησης ως μεταβλητή.

Για παράδειγμα, το παγκόσμιο κλασικό CMM της Hexagon αναφέρεται ως ένα προσιτό CMM για όλους τους σκοπούς και καθορίζει την ακρίβειά του ως:

1.0 + L/300UM

Αυτές οι μετρήσεις είναι σε μικρά και L καθορίζονται σε mm. Ας πούμε λοιπόν ότι προσπαθούμε να μετρήσουμε το μήκος μιας λειτουργίας 10mm. Ο τύπος θα ήταν 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 ή 1,03 μικρά.

Ένα μικρόφωνο είναι ένα χιλιοστό από ένα mm, το οποίο είναι περίπου 0.00003937 ίντσες. Έτσι, το σφάλμα κατά τη μέτρηση του μήκους 10mm είναι 0,00103 mm ή 0,00004055 ίντσες. Αυτό είναι λιγότερο από μισό ένα δέκατο -λεπτό μικρό σφάλμα!

Από την άλλη πλευρά, πρέπει να έχουμε ακρίβεια 10x τι προσπαθούμε να μετρήσουμε. Αυτό σημαίνει ότι αν μπορούμε να εμπιστευόμαστε μόνο αυτή τη μέτρηση σε 10x αυτή την τιμή ή 0,00005 ίντσες. Ακόμα ένα πολύ μικρό λάθος.

Τα πράγματα γίνονται ακόμη πιο θορυβώδη για μετρήσεις CMM στο κατάστημα. Εάν το CMM στεγάζεται σε εργαστήριο επιθεώρησης ελεγχόμενης θερμοκρασίας, βοηθά πολύ. Αλλά στο κατάστημα, οι θερμοκρασίες μπορούν να διαφέρουν αρκετά. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι με τους οποίους ένα CMM μπορεί να αντισταθμίσει τη μεταβολή της θερμοκρασίας, αλλά κανένας δεν είναι τέλειος.

Οι κατασκευαστές CMM συχνά καθορίζουν την ακρίβεια για μια ζώνη θερμοκρασίας και σύμφωνα με το πρότυπο ISO 10360-2 για την ακρίβεια CMM, μια τυπική ζώνη είναι 64-72F (18-22C). Αυτό είναι υπέροχο αν το πάτωμα του καταστήματος σας είναι 86F το καλοκαίρι. Τότε δεν έχετε καλό spec για το σφάλμα.

Ορισμένοι κατασκευαστές θα σας δώσουν μια σειρά από σκάλες ή ζώνες θερμοκρασίας με διαφορετικές προδιαγραφές ακρίβειας. Αλλά τι συμβαίνει αν βρίσκεστε σε περισσότερα από ένα φάσματα για την ίδια πορεία εξαρτημάτων σε διαφορετικές ώρες της ημέρας ή διαφορετικές ημέρες της εβδομάδας;

Κάποιος αρχίζει να δημιουργεί έναν προϋπολογισμό αβεβαιότητας που επιτρέπει τις χειρότερες περιπτώσεις. Εάν αυτές οι χειρότερες περιπτώσεις έχουν ως αποτέλεσμα απαράδεκτες ανοχές για τα μέρη σας, απαιτούνται περαιτέρω αλλαγές διαδικασίας:

• Μπορείτε να περιορίσετε τη χρήση CMM σε ορισμένες ώρες της ημέρας, όταν οι Temps πέφτουν σε ευνοϊκότερες σειρές.
• Μπορείτε να επιλέξετε μόνο τα εξαρτήματα ή τις λειτουργίες χαμηλότερης ανοχής σε μηχανή σε συγκεκριμένες ώρες της ημέρας.
• Τα καλύτερα CMM μπορεί να έχουν καλύτερες προδιαγραφές για τις θερμοκρασίες σας. Μπορεί να αξίζει τον κόπο, παρόλο που μπορεί να είναι πολύ πιο ακριβό.

Φυσικά αυτά τα μέτρα θα προκαλέσουν όλεθρο στην ικανότητά σας να προγραμματίσετε με ακρίβεια τις δουλειές σας. Ξαφνικά σκέφτεστε ότι ο καλύτερος έλεγχος του κλίματος στο κατάστημα μπορεί να είναι μια αξιόλογη επένδυση.

Μπορείτε να δείτε πώς όλο αυτό το πράγμα μέτρησης γίνεται αρκετά darned ιδιότροπο.

Το άλλο συστατικό που συμβαδίζει με το χέρι είναι ο τρόπος με τον οποίο οι ανοχές που πρέπει να ελεγχθούν από το CMM καθορίζονται. Το χρυσό πρότυπο είναι η γεωμετρική διάσταση και η ανοχή (GD & T). Ελέγξτε την εισαγωγική μας πορεία στο GD & T για να μάθετε περισσότερα.

Λογισμικό CMM

Το CMM τρέχει διάφορα είδη λογισμικού. Το πρότυπο ονομάζεται DMIS, το οποίο σημαίνει πρότυπο διασύνδεσης διαστάσεων. Παρόλο που δεν είναι η κύρια διεπαφή λογισμικού για κάθε κατασκευαστή CMM, οι περισσότεροι από αυτούς τουλάχιστον το υποστηρίζουν.

Οι κατασκευαστές έχουν δημιουργήσει τις δικές τους μοναδικές γεύσεις για να προσθέσουν εργασίες μέτρησης που δεν υποστηρίζονται από το DMIS.

DMIS

Όπως αναφέρθηκε DMIS, είναι το πρότυπο, αλλά όπως ο G-κώδικας του CNC, υπάρχουν πολλές διαλέκτους, όπως:

• PC-DMIS: Έκδοση Hexagon
• Ριέ
• Touchdmis: Perceptron

McOSMOS

Το McOstmos είναι το λογισμικό CMM της Nikon.

Είδος χορού των δυτικών ινδίων

Το Calypso είναι λογισμικό CMM από το Zeiss.

CMM και CAD/CAM Software

Πώς σχετίζεται το λογισμικό και ο προγραμματισμός CMM που σχετίζονται με το λογισμικό CAD/CAM;

Υπάρχουν πολλές διαφορετικές μορφές αρχείων CAD, επομένως ελέγξτε με ποιες είναι συμβατές το λογισμικό CMM. Η τελική ολοκλήρωση ονομάζεται Ορισμός βασισμένο στο μοντέλο (MBD). Με το MBD, το ίδιο το μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εξαγωγή διαστάσεων για το CMM.

Το MDB είναι αρκετά αιχμηρό, οπότε δεν χρησιμοποιείται ακόμη στην πλειονότητα των περιπτώσεων.

CMM ανιχνευτές, φωτιστικά και αξεσουάρ

Ανιχνευτές CMM

Μια ποικιλία τύπων και σχημάτων ανιχνευτών είναι διαθέσιμα για να διευκολυνθούν πολλές διαφορετικές εφαρμογές.

CMM FINTURES

Τα εξαρτήματα εξοικονομούν χρόνο κατά τη φόρτωση και εκφόρτωση εξαρτημάτων σε ένα CMM, όπως και σε μια μηχανή CNC. Μπορείτε ακόμη και να πάρετε CMM που έχουν αυτόματο φορτωτή παλετών για να μεγιστοποιήσουν την απόδοση.

Τιμή μηχανής CMM

Οι νέες μηχανές μέτρησης συντεταγμένων ξεκινούν από το εύρος $ 20.000 έως $ 30.000 και αυξάνονται πάνω από 1 εκατομμύριο δολάρια.

Θέσεις εργασίας που σχετίζονται με CMM σε ένα κατάστημα μηχανών

Διαχειριστής CMM

Προγραμματιστής CMM

Χειριστής CMM