Pilnīgs CMM iekārtas un mērījumu ceļvedis

Kas ir CMM mašīna?

Iedomājieties CNC stila iekārtu, kas spēj veikt ārkārtīgi precīzus mērījumus ļoti automatizētā veidā. To dara CMM iekārtas!

CMM apzīmē “koordinātu mērierīci” (Coordinate Measuring Machine). Tās, iespējams, ir vislabākās 3D mērīšanas ierīces, ņemot vērā to elastības, precizitātes un ātruma apvienojumu.

Koordinātu mērmašīnu pielietojumi

Koordinātu mērierīces ir vērtīgas jebkurā laikā, kad nepieciešams veikt precīzus mērījumus. Un jo sarežģītāki vai vairāk mērījumi, jo izdevīgāk ir izmantot CMM.

Parasti CMMM tiek izmantotas pārbaudei un kvalitātes kontrolei. Tas ir, tās tiek izmantotas, lai pārliecinātos, ka detaļa atbilst projektētāja prasībām un specifikācijām.

Tos var izmantot arī, laireversā inženierijaesošās detaļas, veicot precīzus to īpašību mērījumus.

Kas izgudroja CMM iekārtas?

Pirmās CMM iekārtas izstrādāja Skotijas uzņēmums Ferranti Company 20. gs. piecdesmitajos gados. Tās bija nepieciešamas detaļu precīzai mērīšanai aviācijas un kosmosa, kā arī aizsardzības nozarēs. Pirmajām iekārtām bija tikai divas kustības asis. Trīsasu iekārtas 20. gs. sešdesmitajos gados ieviesa Itālijas DEA. Datorvadība parādījās septiņdesmito gadu sākumā, un to ieviesa Šefīlda, ASV.

CMM iekārtu veidi

Ir piecu veidu koordinātu mērīšanas mašīnas:

• Tilta tipa KMM: Šajā, visizplatītākajā konstrukcijā KMM galva atrodas uz tilta. Viena tilta puse atrodas uz sliedes uz gultas, bet otra ir atbalstīta uz gaisa spilvena vai citas metodes uz gultas bez vadotnes.
• Konsoles tipa CMM: Konsole atbalsta tiltu tikai vienā pusē.
• Portāla KMM: Portālam abās pusēs ir vadotne, līdzīgi kā CNC frēzei. Šīs parasti ir lielākās KMM, tāpēc tām ir nepieciešams papildu atbalsts.
• Horizontālās rokas KMM: Iedomājieties konsoli, bet visu tiltu pārvietojot augšup un lejup pa vienu roku, nevis ap savu asi. Šīs ir vismazāk precīzākās KMM, taču tās var izmērīt lielus, plānus komponentus, piemēram, automašīnu virsbūves.
• Pārnēsājamas rokas tipa KMM: Šīs iekārtas izmanto šarnīrveida rokas un parasti tiek pozicionētas manuāli. Tā vietā, lai tieši mērītu XYZ, tās aprēķina koordinātas no katra savienojuma rotācijas pozīcijas un zināmā attāluma starp savienojumiem.

Katram no tiem ir priekšrocības un trūkumi atkarībā no veicamo mērījumu veidiem. Šie veidi attiecas uz mašīnas struktūru, kas tiek izmantota tās pozicionēšanai.zondeattiecībā pret mērāmo daļu.

Šeit ir ērta tabula, kas palīdzēs izprast plusus un mīnusus:

Zondes parasti tiek novietotas trīs dimensijās — X, Y un Z. Tomēr sarežģītākas iekārtas var arī ļaut mainīt zondes leņķi, ļaujot veikt mērījumus vietās, kuras zonde citādi nevarētu sasniegt. Rotācijas galdus var izmantot arī, lai uzlabotu dažādu elementu piekļuves iespējas.

KMM bieži tiek izgatavoti no granīta un alumīnija, un tajos tiek izmantoti gaisa gultņi.

Zonde ir sensors, kas nosaka detaļas virsmas atrašanās vietu mērījuma veikšanas laikā.

Zondes veidi ietver:

• Mehānisks
• Optisks
• Lāzers
• Balta gaisma

Koordinātu mērīšanas iekārtas tiek izmantotas aptuveni trīs vispārīgos veidos:

• Kvalitātes kontroles nodaļas: Šeit tās parasti tiek turētas klimata kontrolētās tīrtelpās, lai maksimāli palielinātu to precizitāti.
• Darbnīca: Šeit CMMM ir novietoti starp CNC iekārtām, lai atvieglotu pārbaužu veikšanu ražošanas šūnā ar minimālu pārvietošanos starp CMMM un iekārtu, kurā tiek apstrādātas detaļas. Tas ļauj veikt mērījumus agrāk un, iespējams, biežāk, kas savukārt ļauj ietaupīt līdzekļus, jo kļūdas tiek identificētas ātrāk.
• Pārnēsājams: Pārnēsājamās CMMM ir viegli pārvietot. Tās var izmantot ražošanas telpās vai pat pārvietot uz objektu, kas atrodas tālu no ražošanas iekārtas, lai veiktu detaļu mērījumus uz vietas.

Cik precīzas ir CMM iekārtas (CMM precizitāte)?

Koordinātu mērīšanas iekārtu precizitāte atšķiras. Parasti tās tiecas uz mikrometra precizitāti vai labāku. Taču tas nav tik vienkārši. Pirmkārt, kļūda var būt atkarīga no izmēra, tāpēc CMM mērījumu kļūdu var norādīt kā īsu formulu, kas ietver mērījuma garumu kā mainīgo.

Piemēram, Hexagon Global Classic CMM ir norādīts kā pieejams universāls CMM, un tā precizitāte ir norādīta šādi:

1,0 + l/300 μm

Šie mērījumi ir mikronos, un L ir norādīts milimetros. Pieņemsim, ka mēs mēģinām izmērīt 10 mm gara objekta garumu. Formula būtu 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 jeb 1,03 mikroni.

Mikrons ir tūkstošdaļa no milimetra, kas ir aptuveni 0,00003937 collas. Tātad kļūda, mērot mūsu 10 mm garumu, ir 0,00103 mm jeb 0,00004055 collas. Tā ir mazāk nekā puse no desmitdaļas – diezgan maza kļūda!

No otras puses, precizitātei jābūt 10 reizes lielākai par to, ko mēs cenšamies izmērīt. Tas nozīmē, ka, ja mēs varētu uzticēties šim mērījumam tikai 10 reizes lielākai vērtībai jeb 0,00005 collām. Tā joprojām ir diezgan maza kļūda.

Situācija kļūst vēl neskaidrāka attiecībā uz mērījumiem ar CMM ražošanas telpās. Ja CMM atrodas temperatūras kontrolētā pārbaudes laboratorijā, tas ļoti palīdz. Taču ražošanas telpās temperatūra var ievērojami atšķirties. Ir dažādi veidi, kā CMM var kompensēt temperatūras svārstības, taču neviens no tiem nav perfekts.

KMM ražotāji bieži norāda precizitāti temperatūras diapazonam, un saskaņā ar ISO 10360-2 standartu KMM precizitātei tipiska josla ir 18–22 °C (64–72 °F). Tas ir lieliski, ja vien jūsu ražotnē vasarā nav 86 °F. Tad jums nav labas kļūdas specifikācijas.

Daži ražotāji piedāvās pakāpienu vai temperatūras joslu komplektu ar atšķirīgām precizitātes specifikācijām. Bet kas notiek, ja vienai un tai pašai detaļu partijai dažādos diennakts laikos vai dažādās nedēļas dienās temperatūra atrodas vairākos diapazonos?

Sākas nepieciešamība izveidot nenoteiktības budžetu, kas paredz sliktākos gadījumus. Ja šie sliktākie gadījumi rada nepieņemamas pielaides jūsu detaļām, ir nepieciešamas turpmākas procesa izmaiņas:

• Jūs varat ierobežot CMM lietošanu līdz noteiktiem diennakts laikiem, kad temperatūra nokrītas labvēlīgākā diapazonā.
• Jūs varat izvēlēties apstrādāt detaļas vai elementus ar zemāku pielaidi tikai noteiktā diennakts laikā.
• Labākiem CMMM var būt labākas specifikācijas jūsu temperatūras diapazoniem. Tie varētu būt tā vērti, pat ja tie var būt daudz dārgāki.

Protams, šie pasākumi negatīvi ietekmēs jūsu spēju precīzi plānot darbus. Pēkšņi jūs domājat, ka labāka klimata kontrole ražošanas cehā varētu būt vērtīgs ieguldījums.

Var redzēt, cik sasodīti sarežģīta kļūst visa šī mērīšanas lieta.

Otra sastāvdaļa, kas ir būtiska, ir tas, kā tiek noteiktas CMM pārbaudāmās pielaides. Zelta standarts ir ģeometrisko izmēru noteikšana un pielaižu noteikšana (GD&T). Lai uzzinātu vairāk, iepazīstieties ar mūsu ievadkursu par GD&T.

CMM programmatūra

KMM darbina dažādu veidu programmatūru. Standartu sauc par DMIS, kas apzīmē dimensiju mērīšanas saskarnes standartu (Dimensional Measurement Interface Standard). Lai gan tā nav galvenā programmatūras saskarne katram KMM ražotājam, lielākā daļa no tiem to vismaz atbalsta.

Ražotāji ir radījuši savas unikālas iespējas, lai pievienotu mērīšanas uzdevumus, kurus DMIS neatbalsta.

DMIS

Kā minēts, DMIS ir standarts, taču, tāpat kā CNC G-kodā, ir daudz dialektu, tostarp:

• PC-DMIS: Hexagon versija
• OpenDMIS
• TouchDMIS: Perceptrons

MCOSMOS

MCOSTMOS ir Nikon CMM programmatūra.

Kalipso

Calypso ir Zeiss CMM programmatūra.

CMM un CAD/CAM programmatūra

Kā CMM programmatūra un programmēšana ir saistīta ar CAD/CAM programmatūru?

Ir daudz dažādu CAD failu formātu, tāpēc pārbaudiet, ar kuriem no tiem jūsu CMM programmatūra ir saderīga. Galīgā integrācija tiek saukta par uz modeli balstītu definīciju (MBD). Izmantojot MBD, pašu modeli var izmantot, lai iegūtu CMM izmērus.

MDB ir diezgan progresīva, tāpēc vairumā gadījumu tā vēl netiek izmantota.

KMM zondes, armatūra un piederumi

KMM zondes

Ir pieejami dažādi zondu veidi un formas, lai atvieglotu daudzu dažādu pielietojumu veikšanu.

CMM armatūra

Armatūra ietaupa laiku, iekraujot un izkraujot detaļas skaitļošanas mašīnā (CMM), tāpat kā CNC mašīnā. Ir pieejamas pat skaitļošanas mašīnas ar automātiskiem palešu iekrāvējiem, lai palielinātu caurlaidspēju.

CMM mašīnas cena

Jaunu koordinātu mērierīču cenas sākas no 20 000 līdz 30 000 ASV dolāru un sasniedz pat vairāk nekā 1 miljonu ASV dolāru.

Ar CMM saistīti darbi mašīnbūves darbnīcā

CMM vadītājs

KMM programmētājs

CMM operators