Išsamus CMM aparato ir matavimo vadovas

Kas yra CMM mašina?

Įsivaizduokite CNC stiliaus stakles, galinčias atlikti itin tikslius matavimus labai automatizuotu būdu. Štai ką daro CMM staklės!

CMM reiškia „koordinatinę matavimo mašiną“ (angl. Coordinate Measureing Machine). Tai bene geriausi 3D matavimo įrenginiai, pasižymintys bendru lankstumu, tikslumu ir greičiu.

Koordinatinių matavimo mašinų taikymas

Koordinatinės matavimo mašinos yra vertingos visada, kai reikia atlikti tikslius matavimus. Kuo sudėtingesni arba daugiau matavimų, tuo naudingiau naudoti KMM.

Paprastai KMM naudojami patikrai ir kokybės kontrolei. Tai yra, jie naudojami norint patikrinti, ar detalė atitinka projektuotojo reikalavimus ir specifikacijas.

Jie taip pat gali būti naudojamiatvirkštinės inžinerijosesamas dalis, atliekant tikslius jų savybių matavimus.

Kas išrado CMM mašinas?

Pirmąsias KMM stakles šeštajame dešimtmetyje sukūrė Škotijos bendrovė „Ferranti Company“. Jos buvo reikalingos tiksliam detalių matavimui aviacijos ir kosmoso bei gynybos pramonėje. Pačios pirmosios staklės turėjo tik 2 judėjimo ašis. Trijų ašių stakles septintajame dešimtmetyje pristatė Italijos DEA. Kompiuterinis valdymas atsirado aštuntojo dešimtmečio pradžioje, jį pristatė JAV Šefildo įmonė.

CMM mašinų tipai

Yra penkių tipų koordinačių matavimo mašinos:

• Tiltinio tipo KMM: Šiame, dažniausiai pasitaikančiame, konstrukcijoje KMM galvutė juda ant tiltelio. Viena tiltelio pusė juda ant bėgelio ant pagrindo, o kita yra paremta oro pagalve arba kitu būdu ant pagrindo be kreipiamojo bėgelio.
• Konsolinė CMM: Konsolė tiltą laiko tik iš vienos pusės.
• Portalinis KMM: Portale abiejose pusėse naudojamas kreipiantysis bėgis, kaip CNC frezavimo staklėse. Paprastai tai yra didžiausi KMM, todėl joms reikia papildomos atramos.
• Horizontaliosios svirties koordinatinis matavimo įrenginys (CMM): įsivaizduokite konsolinę svirtį, bet visas tiltas juda aukštyn ir žemyn viena svirtimi, o ne aplink savo ašį. Tai mažiausiai tikslūs CMM, tačiau jais galima matuoti didelius plonus komponentus, tokius kaip automobilių kėbulai.
• Nešiojamos svirties tipo KMM: Šios staklės naudoja lankstines svirtis ir paprastai pozicionuojamos rankiniu būdu. Užuot tiesiogiai matavus XYZ ašį, jos apskaičiuoja koordinates pagal kiekvienos jungties sukimosi padėtį ir žinomą ilgį tarp jungčių.

Kiekvienas iš jų turi privalumų ir trūkumų, priklausomai nuo atliekamų matavimų tipų. Šie tipai nurodo mašinos konstrukciją, naudojamą jos padėčiai nustatyti.zondasmatuojamos dalies atžvilgiu.

Štai patogi lentelė, padėsianti suprasti privalumus ir trūkumus:

Zondai paprastai išdėstomi trijose dimensijose – X, Y ir Z. Tačiau sudėtingesnės mašinos taip pat gali leisti keisti zondo kampą, leidžiant matuoti vietose, kurių zondas kitaip negalėtų pasiekti. Sukamieji stalai taip pat gali būti naudojami siekiant pagerinti įvairių objektų priartėjimą.

KMM dažnai gaminami iš granito ir aliuminio, juose naudojami oro guoliai.

Zondas yra jutiklis, kuris nustato detalės paviršiaus padėtį matavimo metu.

Zondų tipai apima:

• Mechaninis
• Optinis
• Lazeris
• Balta šviesa

Koordinatinės matavimo mašinos naudojamos maždaug trimis pagrindiniais būdais:

• Kokybės kontrolės skyriai: Čia jie paprastai laikomi klimato kontroliuojamose švariose patalpose, siekiant maksimaliai padidinti jų tikslumą.
• Gamybos aikštelė: Čia koordinatinės matavimo staklių (CMM) vieta yra tarp CNC staklių, kad būtų lengva atlikti patikrinimus gamybos celės sudėtyje, minimaliai judant tarp CMM ir staklių, kuriuose apdirbamos detalės. Tai leidžia atlikti matavimus anksčiau ir galbūt dažniau, o tai leidžia sutaupyti lėšų, nes klaidos nustatomos anksčiau.
• Nešiojamas: Nešiojamus KMM lengva perkelti iš vienos vietos į kitą. Juos galima naudoti gamybos ceche arba netgi nuvežti į objektą, esantį toli nuo gamybos patalpų, kad būtų galima išmatuoti detales lauke.

Kokio tikslumo yra CMM mašinos (CMM tikslumas)?

Koordinatinių matavimo mašinų tikslumas skiriasi. Paprastai jos siekia mikrometro ar didesnio tikslumo. Tačiau tai nėra taip paprasta. Viena vertus, jų paklaida gali priklausyti nuo dydžio, todėl KMM matavimo paklaida gali būti nurodyta kaip trumpa formulė, kurioje matavimo ilgis yra kintamasis.

Pavyzdžiui, „Hexagon“ „Global Classic“ CMM yra įtrauktas į įperkamų universalių CMM sąrašą, o jo tikslumas nurodomas taip:

1,0 + l/300 μm

Šie matmenys pateikiami mikronais, o L – milimetrais. Tarkime, kad bandome išmatuoti 10 mm ilgio elementą. Formulė būtų 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 arba 1,03 mikrono.

Mikronas yra tūkstantoji milimetro dalis, maždaug 0,00003937 colio. Taigi, paklaida matuojant 10 mm ilgį yra 0,00103 mm arba 0,00004055 colio. Tai mažiau nei pusė dešimtosios – gana maža paklaida!

Kita vertus, tikslumas turėtų būti 10 kartų didesnis nei bandome išmatuoti. Taigi, jei šiuo matavimu pasitikėtume tik iki 10 kartų didesnės vertės, t. y. 0,00005 colio. Vis tiek tai gana maža paklaida.

Dar sudėtingiau yra atlikti matavimus su KMM gamybos ceche. Jei KMM yra temperatūros kontroliuojamoje patikros laboratorijoje, tai labai padeda. Tačiau gamybos ceche temperatūra gali labai skirtis. Yra įvairių būdų, kaip KMM gali kompensuoti temperatūros svyravimus, tačiau nė vienas nėra tobulas.

KMM gamintojai dažnai nurodo tikslumą temperatūros diapazonui, ir pagal ISO 10360-2 KMM tikslumo standartą, tipinė diapazonas yra 18–22 °C (64–72 °F). Tai puiku, nebent jūsų gamybos ceche vasarą temperatūra siekia 86 °F. Tuomet neturite geros paklaidos specifikacijos.

Kai kurie gamintojai pateikia laiptelių arba temperatūros juostų rinkinį su skirtingomis tikslumo specifikacijomis. Bet kas atsitiks, jei to paties partijos detalių temperatūra bus ne viename diapazone skirtingu paros metu arba skirtingomis savaitės dienomis?

Pradedama kurti neapibrėžtumo biudžetą, kuris numato blogiausius atvejus. Jei dėl šių blogiausių atvejų jūsų detalėms atsiranda nepriimtini tolerancijos nuokrypiai, reikalingi tolesni proceso pakeitimai:

• Galite apriboti CMM naudojimą tam tikru paros metu, kai temperatūra nukrenta į palankesnius diapazonus.
• Galite pasirinkti apdirbti mažesnio tolerancijos lygio detales ar elementus tik tam tikru paros metu.
• Geresni KMM gali turėti geresnes specifikacijas jūsų temperatūros diapazonams. Jie gali būti verti savo kainos, net jei ir daug brangesni.

Žinoma, šios priemonės pakenks jūsų gebėjimui tiksliai suplanuoti darbus. Staiga susimąstote, kad geresnė klimato kontrolė gamybos ceche gali būti vertinga investicija.

Matote, kaip visas šis matavimo reikalas tampa gana sudėtingas.

Kitas svarbus aspektas yra tai, kaip nurodomi KMM tikrinami tolerancijos dydžiai. Auksinis standartas yra geometrinių matmenų ir tolerancijų nustatymas (GD&T). Norėdami sužinoti daugiau, peržiūrėkite mūsų įvadinį GD&T kursą.

KMM programinė įranga

KMM naudoja įvairią programinę įrangą. Standartas vadinamas DMIS, kuris reiškia matmenų matavimo sąsajos standartą (angl. Dimensional Measurement Interface Standard). Nors tai nėra pagrindinė kiekvieno KMM gamintojo programinės įrangos sąsaja, dauguma jų ją bent jau palaiko.

Gamintojai sukūrė savo unikalius skonius, kad pridėtų matavimo užduotis, kurių nepalaiko DMIS.

DMIS

Kaip minėta, DMIS yra standartas, tačiau, kaip ir CNC G kodas, yra daug dialektų, įskaitant:

• PC-DMIS: „Hexagon“ versija
• Atviroji MIS
• TouchDMIS: Perceptronas

MCOSMOS

MCOSTMOS yra „Nikon“ CMM programinė įranga.

Kalipso

„Calypso“ yra „Zeiss“ CMM programinė įranga.

CMM ir CAD/CAM programinė įranga

Kaip CMM programinė įranga ir programavimas yra susiję su CAD/CAM programine įranga?

Yra daug skirtingų CAD failų formatų, todėl patikrinkite, su kuriais iš jų suderinama jūsų CMM programinė įranga. Galutinis integravimo būdas vadinamas modeliu pagrįstu apibrėžimu (MBD). Naudojant MBD, pats modelis gali būti naudojamas CMM matmenims išgauti.

MDB yra gana pažangi, todėl daugeliu atvejų ji dar nenaudojama.

KMM zondai, įtaisai ir priedai

KMM zondai

Galima įsigyti įvairių tipų ir formų zondų, kad būtų lengviau pritaikyti įvairius pritaikymus.

CMM įranga

Įrenginiai taupo laiką pakraunant ir iškraunant detales iš KMM staklių, kaip ir CNC staklių. Galite įsigyti KMM su automatiniais padėklų krautuvais, kad būtų maksimaliai padidintas našumas.

CMM mašinos kaina

Naujų koordinatinių matavimo mašinų kainos prasideda nuo 20 000 iki 30 000 USD ir siekia daugiau nei 1 milijoną USD.

Su CMM susiję darbai mašinų parduotuvėje

CMM tvarkyklė

KMM programuotojas

CMM operatorius