Uutiset - Täydellinen CMM-kone- ja mittausopas

Mikä on CMM-kone?

Kuvittele CNC-tyylinen kone, joka pystyy tekemään erittäin tarkkoja mittauksia erittäin automatisoidulla tavalla.Sitä CMM-koneet tekevät!

CMM tulee sanoista "Coordinate Measuring Machine".Ne ovat ehkä äärimmäisiä 3D-mittauslaitteita yleisen joustavuuden, tarkkuuden ja nopeuden yhdistelmän suhteen.

Koordinaattimittauskoneiden sovellukset

Koordinaattimittauskoneet ovat arvokkaita aina, kun tarkkoja mittauksia tarvitaan.Ja mitä monimutkaisempia tai lukuisia mittauksia on, sitä edullisempaa on käyttää CMM:ää.

Tyypillisesti CMM-koneita käytetään tarkastukseen ja laadunvalvontaan.Toisin sanoen niitä käytetään varmistamaan, että osa täyttää suunnittelijan vaatimukset ja tekniset tiedot.

Niihin voi myös tottuakäännösinsinööriolemassa olevia osia tekemällä tarkkoja mittauksia niiden ominaisuuksista.

Kuka keksi CMM-koneet?

Ensimmäiset CMM-koneet kehitti Ferranti Company of Scotland 1950-luvulla.Niitä tarvittiin osien tarkkuusmittauksiin ilmailu- ja puolustusteollisuudessa.Aivan ensimmäisissä koneissa oli vain 2 liikeakselia.Italialainen DEA esitteli 3-akseliset koneet 1960-luvulla.Tietokoneohjaus tuli käyttöön 1970-luvun alussa, ja sen esitteli yhdysvaltalainen Sheffield.

CMM-koneiden tyypit

Koordinaattimittauslaitteita on viisi tyyppiä:

Siltatyyppi CMM: Tässä mallissa yleisin CMM-pää kulkee sillalla.Sillan toinen puoli kulkee sängyssä kiskolla ja toinen on tuettu ilmatyynylle tai muulla tavalla sängyssä ilman ohjauskiskoa.
Uloke CMM: Uloke tukee siltaa vain yhdeltä puolelta.
Gantry CMM: Portaali käyttää ohjauskiskoa molemmilla puolilla, kuten CNC-reititin.Nämä ovat tyypillisesti suurimpia CMM:itä, joten ne tarvitsevat lisätukea.
Vaakavarren CMM: Kuvittele uloke, mutta koko silta liikkuu ylös ja alas yksittäisen varren sijaan omalla akselillaan.Nämä ovat vähiten tarkkoja CMM:itä, mutta niillä voidaan mitata suuria ohuita komponentteja, kuten auton runkoja.
Kannettava varsityyppi CMM: Näissä koneissa käytetään nivelvarsia ja ne asetetaan tyypillisesti manuaalisesti.Sen sijaan, että ne mittaisivat XYZ:n suoraan, ne laskevat koordinaatit kunkin liitoksen pyörimisasennosta ja liitosten välisestä tunnetusta pituudesta.

Jokaisella on etuja ja haittoja suoritettavista mittaustyypeistä riippuen.Nämä tyypit viittaavat koneen rakenteeseen, jota käytetään sen sijoittamiseenkoetinsuhteessa mitattavaan osaan.

Tässä on kätevä taulukko, joka auttaa ymmärtämään edut ja haitat:

CMM-tyyppi	Tarkkuus	Joustavuus	Käytetään parhaiten mittaukseen
Silta	Korkea	Keskikokoinen	Keskikokoiset komponentit, jotka vaativat suurta tarkkuutta
Ulokkeet	Korkein	Matala	Pienemmät komponentit, jotka vaativat erittäin suurta tarkkuutta
Vaakavarsi	Matala	Korkea	Suuret komponentit vaativat alhaista tarkkuutta
Gantry	Korkea	Keskikokoinen	Suuret komponentit vaativat suurta tarkkuutta
Kannettava käsivarsi	Alin	Korkein	Kun siirrettävyys on ehdottomasti suurin kriteeri.

Anturit sijoitetaan tavallisesti kolmeen ulottuvuuteen – X, Y ja Z. Kehittyneemmät koneet voivat kuitenkin myös sallia anturin kulman muuttamisen mahdollistaen mittauksen paikoissa, joihin anturi ei muuten pääsisi.Pyöriviä pöytiä voidaan käyttää myös parantamaan erilaisten ominaisuuksien lähestymiskykyä.

CMM:t valmistetaan usein graniitista ja alumiinista, ja niissä käytetään ilmalaakereita

Anturi on anturi, joka määrittää, missä osan pinta on mittauksen aikana.

Anturityyppejä ovat:

Mekaaninen
Optinen
Laser
Valkoinen valo

Koordinaattimittauskoneita käytetään karkeasti kolmella yleisellä tavalla:

Laadunvalvontaosastot: Tässä niitä pidetään tyypillisesti ilmastoiduissa puhdastiloissa tarkkuuden maksimoimiseksi.
Myymäläkerros: Täällä CMM:t ovat alhaalla CNC-koneiden joukossa, jotta tarkastusten suorittaminen osana valmistussolua on helppoa minimaalisella matkalla CMM:n ja koneen välillä, jossa osia työstetään.Tämä mahdollistaa mittausten tekemisen aikaisemmin ja mahdollisesti useammin, mikä johtaa säästöihin, koska virheet havaitaan nopeammin.
Kannettava: Kannettavia CMM:itä on helppo siirtää.Niitä voidaan käyttää myymälässä tai jopa viedä tuotantolaitoksesta etäälle mittaamaan osia kentällä.

Kuinka tarkkoja CMM-koneet ovat (CMM-tarkkuus)?

Koordinaattimittauskoneiden tarkkuus vaihtelee.Yleensä ne pyrkivät mikrometrin tarkkuuteen tai parempaan.Mutta se ei ole niin helppoa.Ensinnäkin virhe voi olla koon funktio, joten CMM:n mittausvirhe voidaan määrittää lyhyeksi kaavaksi, joka sisältää mittauksen pituuden muuttujana.

Esimerkiksi Hexagonin Global Classic CMM on listattu edulliseksi yleiskäyttöiseksi CMM:ksi ja määrittää sen tarkkuuden seuraavasti:

1,0 + L/300um

Nämä mitat ovat mikroneina ja L on ilmoitettu millimetreinä.Oletetaan siis, että yritämme mitata 10 mm:n ominaisuuden pituutta.Kaava olisi 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 tai 1,03 mikronia.

Mikroni on millimetrin tuhannesosa, mikä on noin 0,00003937 tuumaa.Joten virhe mitattaessa 10 mm pituuttamme on 0,00103 mm tai 0,00004055 tuumaa.Se on alle puoli puoli kymmenesosaa – melko pieni virhe!

Toisaalta tarkkuuden pitäisi olla 10x verrattuna siihen, mitä yritämme mitata.Tämä tarkoittaa, että voimme luottaa tähän mittaukseen vain 10x tuohon arvoon tai 0,00005 tuumaan.Aika pieni virhe silti.

Asiat muuttuvat vieläkin hämärämmiksi myymäläkerroksen CMM-mittauksissa.Jos CMM sijaitsee lämpötilasäädellyssä tarkastuslaboratoriossa, se auttaa paljon.Mutta Shop Floorissa lämpötilat voivat vaihdella melko paljon.On olemassa useita tapoja, joilla CMM voi kompensoida lämpötilan vaihtelua, mutta mikään niistä ei ole täydellinen.

CMM-valmistajat määrittävät usein tarkkuuden lämpötila-alueelle, ja CMM-tarkkuuden ISO 10360-2 -standardin mukaan tyypillinen kaista on 64-72F (18-22C).Se on hienoa, ellei myymäläsi ole kesällä 86 F.Silloin sinulla ei ole hyviä teknisiä tietoja virheestä.

Jotkut valmistajat antavat sinulle joukon portaita tai lämpötila-alueita, joilla on erilaiset tarkkuustiedot.Mutta mitä tapahtuu, jos olet useammalla kuin yhdellä sarjalla samalle osasarjalle eri vuorokaudenaikoina tai eri viikonpäivinä?

Alkaa joutua luomaan epävarmuusbudjettia, joka mahdollistaa pahimmat tapaukset.Jos nämä pahimmat tapaukset johtavat osillesi ei-hyväksyttäviin toleransseihin, prosessiin on tehtävä lisämuutoksia:

Voit rajoittaa CMM:n käytön tiettyihin vuorokaudenaikoihin, kun lämpötilat putoavat suotuisammille alueille.
Voit halutessasi koneistaa vain matalamman toleranssin osia tai ominaisuuksia tiettyinä vuorokaudenaikoina.
Paremmilla CMM:illä voi olla paremmat tiedot lämpötila-alueillesi.Ne voivat olla sen arvoisia, vaikka ne voivat olla paljon kalliimpia.

Tietenkin nämä toimenpiteet tuhoavat kykysi ajoittaa työsi tarkasti.Yhtäkkiä ajattelet, että parempi ilmastointi myymälässä saattaa olla kannattava investointi.

Voit nähdä, kuinka tämä koko mittausjuttu muuttuu melko hemmetin hämmentäväksi.

Toinen käsi kädessä kulkeva ainesosa on se, kuinka CMM:n tarkistettavat toleranssit määritellään.Kultastandardi on Geometric Dimensioning and Tolerancing (GD&T).Katso GD&T:n johdantokurssimme saadaksesi lisätietoja.

CMM-ohjelmisto

CMM:t käyttävät erilaisia ohjelmistoja.Standardin nimi on DMIS, joka tulee sanoista Dimensional Measurement Interface Standard.Vaikka se ei ole jokaisen CMM-valmistajan pääohjelmistoliittymä, useimmat heistä ainakin tukevat sitä.

Valmistajat ovat luoneet omat ainutlaatuiset makunsa lisätäkseen mittaustehtäviä, joita DMIS ei tue.

DMIS

Kuten mainittiin, DMIS on standardi, mutta kuten CNC:n g-koodi, on olemassa monia murteita, mukaan lukien:

PC-DMIS: Hexagonin versio
OpenDMIS
TouchDMIS: Perceptron

MCOSMOS

MCOSTMOS on Nikonin CMM-ohjelmisto.

Calypso

Calypso on Zeissin CMM-ohjelmisto.

CMM- ja CAD/CAM-ohjelmistot

Miten CMM-ohjelmisto ja ohjelmointi liittyvät CAD/CAM-ohjelmistoon?

On olemassa monia erilaisia CAD-tiedostomuotoja, joten tarkista, minkä kanssa CMM-ohjelmistosi on yhteensopiva.Lopullista integraatiota kutsutaan mallipohjaiseksi määritelmäksi (MBD).MBD:llä itse mallia voidaan käyttää CMM:n mittojen poimimiseen.

MDB on melko etureuna, joten sitä ei vielä käytetä useimmissa tapauksissa.

CMM-anturit, kiinnikkeet ja tarvikkeet

CMM-anturit

Saatavilla on erilaisia anturityyppejä ja -muotoja monien eri sovellusten helpottamiseksi.

CMM Fixtures

Kiinnikkeet säästävät aikaa, kun osia ladataan ja puretaan CMM-koneeseen, aivan kuten CNC-koneessa.Voit jopa hankkia CMM-koneita, joissa on automaattiset lavakuormaajat, jotka maksimoivat suorituskyvyn.