Комплетан водич за CMM машину и мерење

Шта је ЦММ машина?

Замислите машину CNC типа која може да врши изузетно прецизна мерења на високо аутоматизован начин. То је оно што раде CMM машине!

ЦММ је скраћеница од „Координатна мерна машина“. Они су вероватно најбољи 3Д мерни уређаји у смислу њихове комбинације укупне флексибилности, тачности и брзине.

Примене координатних мерних машина

Координатне мерне машине су драгоцене кад год је потребно извршити прецизна мерења. Што су мерења сложенија или бројнија, то је повољније користити ЦММ.

ЦММ се обично користе за инспекцију и контролу квалитета. То јест, користе се за проверу да ли део испуњава захтеве и спецификације пројектанта.

Такође се могу користити заобрнути инжењерингпостојеће делове тако што ћете вршити прецизна мерења њихових карактеристика.

Ко је изумео ЦММ машине?

Прве ЦММ машине развила је компанија Феранти из Шкотске 1950-их. Биле су потребне за прецизно мерење делова у ваздухопловној и одбрамбеној индустрији. Прве машине имале су само 2 осе кретања. Машине са 3 осе увела је 1960-их италијанска компанија DEA. Рачунарско управљање појавило се почетком 1970-их, а увео га је Шефилд у САД.

Врсте ЦММ машина

Постоји пет врста координатних мерних машина:

• Мостни тип ЦММ: Код овог, најчешћег дизајна, глава ЦММ-а се креће на мосту. Једна страна моста се креће на шини на кревету, а друга је ослоњена на ваздушни јастук или неку другу методу на кревету без вођице.
• Конзолна ЦММ: Конзола подржава мост само са једне стране.
• Портална ЦММ машина: Портална машина користи вођицу са обе стране, попут ЦНЦ рутера. Ово су обично највеће ЦММ машине, тако да им је потребна додатна подршка.
• Хоризонтална ЦММ са руком: Замислите конзолу, али са целим мостом који се креће горе-доле по једној руци, а не по сопственој оси. Ово су најмање прецизни ЦММ-ови, али могу да мере велике, танке компоненте попут каросерија аутомобила.
• Преносна ЦММ машина са руком: Ове машине користе зглобне руке и обично се позиционирају ручно. Уместо директног мерења XYZ, оне израчунавају координате из ротационог положаја сваког зглоба и познате дужине између зглобова.

Свака од њих има предности и мане у зависности од врста мерења која треба извршити. Ове врсте се односе на структуру машине која се користи за њено позиционирањесондау односу на део који се мери.

Ево једне корисне табеле која ће вам помоћи да разумете предности и мане:

Сонде се обично позиционирају у 3 димензије – X, Y и Z. Међутим, софистицираније машине такође могу омогућити промену угла сонде, што омогућава мерење на местима до којих сонда иначе не би могла да дође. Ротациони столови се такође могу користити за побољшање приступачности различитих карактеристика.

ЦММ-ови су често направљени од гранита и алуминијума и користе ваздушне лежајеве.

Сонда је сензор који одређује где се налази површина дела када се врши мерење.

Типови сонди укључују:

• Механички
• Оптички
• Ласер
• Бела светлост

Координатне мерне машине се користе на отприлике три општа начина:

• Одељења за контролу квалитета: Овде се обично чувају у климатски контролисаним чистим просторијама како би се максимизирала њихова прецизност.
• Произвођачки простор: Овде су ЦММ машине ниже међу ЦНЦ машинама како би се олакшало обављање инспекција као део производне ћелије са минималним кретањем између ЦММ-а и машине где се делови обрађују. Ово омогућава да се мерења врше раније и потенцијално чешће, што доводи до уштеда јер се грешке раније идентификују.
• Преносиви: Преносиви ЦММ-ови се лако померају. Могу се користити у производном погону или чак однети на локацију удаљену од производног погона ради мерења делова на терену.

Колико су тачне ЦММ машине (тачност ЦММ-а)?

Тачност координатних мерних машина варира. Генерално, циљају на микрометарску прецизност или бољу. Али то није тако једноставно. С једне стране, грешка може бити функција величине, тако да се грешка мерења ЦММ-а може одредити као кратка формула која укључује дужину мерења као променљиву.

На пример, Хексагонов Глобални Класични ЦММ је наведен као приступачан ЦММ за све намене и његова тачност је следећа:

1,0 + Л/300ум

Те мере су у микронима, а L је наведено у мм. Дакле, рецимо да покушавамо да измеримо дужину елемента од 10 мм. Формула би била 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 или 1,03 микрона.

Микрон је хиљадити део милиметра, што је око 0,00003937 инча. Дакле, грешка при мерењу наше дужине од 10 мм је 0,00103 мм или 0,00004055 инча. То је мање од пола пола десетине – прилично мала грешка!

С друге стране, требало би да имамо тачност 10 пута већу од оне коју покушавамо да измеримо. То значи да ако бисмо могли да верујемо овом мерењу само до 10 пута веће вредности, или 0,00005 инча, то је и даље прилично мала грешка.

Ствари постају још компликованије за мерења са CMM-ом у производном погону. Ако се CMM смештен у лабораторији за инспекцију са контролисаном температуром, то много помаже. Али у производном погону температуре могу значајно да варирају. Постоје различити начини на које CMM може да компензује температурне варијације, али ниједан није савршен.

Произвођачи ЦММ-а често наводе тачност за температурни опсег, а према стандарду ISO 10360-2 за тачност ЦММ-а, типичан опсег је 18-22°C. То је одлично осим ако температура у вашој производној јединици није 29°C лети. Тада немате добре спецификације за грешку.

Неки произвођачи ће вам дати сет степеница или температурних опсега са различитим спецификацијама тачности. Али шта се дешава ако сте у више од једног опсега за исту серију делова у различито доба дана или различитим данима у недељи?

Почиње се са креирањем буџета неизвесности који дозвољава најгоре случајеве. Ако ти најгори случајеви резултирају неприхватљивим толеранцијама за ваше делове, потребне су даље промене процеса:

• Можете ограничити употребу CMM-а на одређено доба дана када температуре падају у повољније опсеге.
• Можете одабрати да обрађујете само делове или елементе ниже толеранције у одређено доба дана.
• Бољи CMM-ови могу имати боље спецификације за ваше температурне опсеге. Можда се исплате иако могу бити много скупљи.

Наравно, ове мере ће утицати на вашу способност да прецизно планирате своје послове. Одједном помислите да би боља контрола климе у производном погону могла бити вредна инвестиција.

Можете видети како цела ова ствар са мерењем постаје прилично компликована.

Други састојак који иде руку под руку је начин на који се специфицирају толеранције које треба проверити помоћу ЦММ-а. Златни стандард је геометријско димензионисање и толеранција (ГД&Т). Погледајте наш уводни курс о ГД&Т да бисте сазнали више.

CMM софтвер

Комерцијалне меричке машине (CMM) користе разне врсте софтвера. Стандард се зове DMIS, што је скраћеница од Dimensional Measurement Interface Standard (Стандард интерфејса за димензионално мерење). Иако није главни софтверски интерфејс за сваког произвођача CMM-а, већина њих га барем подржава.

Произвођачи су креирали сопствене јединствене укусе како би додали задатке мерења које DMIS не подржава.

ДМИС

Као што је поменуто, DMIS је стандард, али као и CNC-ов g-код, постоји много дијалеката, укључујући:

• PC-DMIS: Hexagon-ова верзија
• OpenDMIS
• TouchDMIS: Перцептрон

МКОСМОС

MCOSTMOS је Никонов CMM софтвер.

Калипсо

Калипсо је ЦММ софтвер компаније Zeiss.

CMM и CAD/CAM софтвер

Како се CMM софтвер и програмирање односе на CAD/CAM софтвер?

Постоји много различитих CAD формата датотека, зато проверите са којима је ваш CMM софтвер компатибилан. Врхунска интеграција се назива Model Based Definition (MBD). Са MBD-ом, сам модел се може користити за издвајање димензија за CMM.

МДБ је прилично водећи, тако да се још увек не користи у већини случајева.

CMM сонде, прибори и додатна опрема

CMM сонде

Доступне су различите врсте и облици сонди како би се олакшале многе различите примене.

Причвршћивачи за CMM машине

Причвршћивачи штеде време приликом утовара и истовара делова на ЦММ, баш као на ЦНЦ машини. Можете чак набавити ЦММ које имају аутоматске утовариваче палета како би се максимизирао проток.

Цена ЦММ машине

Нове координатне мерне машине почињу у распону од 20.000 до 30.000 долара и иду до преко милион долара.

Послови везани за CMM у машинској радионици

Менаџер ЦММ-а

CMM програмер

Оператор ЦММ-а