Пълна CMM машина и ръководство за измерване

Какво е CMM машина?

Представете си машина в стил CNC, способна да прави изключително прецизни измервания по силно автоматизиран начин.Това правят машините CMM!

CMM означава „Координатна измервателна машина“.Те са може би най-добрите устройства за 3D измерване по отношение на тяхната комбинация от цялостна гъвкавост, точност и скорост.

Приложения на координатни измервателни машини

Машините за измерване на координати са ценни винаги, когато трябва да се направят точни измервания.И колкото по-сложни или многобройни са измерванията, толкова по-изгодно е да се използва CMM.

Обикновено CMM се използват за проверка и контрол на качеството.Тоест, те се използват за проверка дали частта отговаря на изискванията и спецификациите на дизайнера.

Те също могат да бъдат използвани заобратно инженерствосъществуващи части чрез точни измервания на техните характеристики.

Кой е изобретил CMM машини?

Първите CMM машини са разработени от Ferranti Company от Шотландия през 50-те години на миналия век.Те бяха необходими за прецизно измерване на части в космическата и отбранителната промишленост.Първите машини имаха само 2 оси на движение.Машините с 3 оси са въведени през 60-те години на миналия век от DEA в Италия.Компютърното управление се появи в началото на 1970 г. и беше въведено от Шефилд, САЩ.

Видове CMM машини

Има пет вида координатни измервателни машини:

• CMM тип мост: В този дизайн, най-често срещаният, CMM главата се движи върху мост.Едната страна на моста се движи върху релса на леглото, а другата се поддържа на въздушна възглавница или друг метод на леглото без водеща релса.
• Конзола CMM: Конзолата поддържа моста само от едната страна.
• Портална CMM: Порталната релса използва водеща релса от двете страни, като CNC рутер.Това обикновено са най-големите CMM, така че се нуждаят от допълнителна поддръжка.
• CMM с хоризонтално рамо: Представете си конзола, но с целия мост, който се движи нагоре и надолу по единичното рамо, а не по собствената си ос.Това са най-малко прецизните CMM, но те могат да измерват големи тънки компоненти, като каросерии на автомобили.
• CMM с преносимо рамо: Тези машини използват шарнирни рамена и обикновено се позиционират ръчно.Вместо да измерват директно XYZ, те изчисляват координатите от ротационната позиция на всяка става и известната дължина между ставите.

Всеки от тях има предимства и недостатъци в зависимост от видовете измервания, които трябва да се направят.Тези типове се отнасят до структурата на машината, която се използва за нейното позициониранесондаспрямо частта, която се измерва.

Ето една удобна таблица, която да ви помогне да разберете плюсовете и минусите:

Сондите обикновено се позиционират в 3 измерения – X, Y и Z. Въпреки това, по-сложните машини могат също така да позволят промяна на ъгъла на сондите, позволявайки измерване на места, които сондата иначе не би могла да достигне.Въртящите се маси също могат да се използват за подобряване на способността за достъп на различни характеристики.

CMM често са направени от гранит и алуминий и използват въздушни лагери

Сондата е сензорът, който определя къде се намира повърхността на частта, когато се извършва измерване.

Типовете сонди включват:

• Механични
• Оптичен
• Лазер
• Бяла светлина

Машините за координатно измерване се използват по приблизително три основни начина:

• Отдели за контрол на качеството: Тук те обикновено се съхраняват в чисти помещения с контролиран климат, за да се увеличи максимално прецизността им.
• Цех: Тук CMM са долу сред машините с ЦПУ, за да улеснят извършването на проверки като част от производствена клетка с минимално пътуване между CMM и машината, където се обработват частите.Това позволява измерванията да се правят по-рано и потенциално по-често, което води до спестявания, тъй като грешките се идентифицират по-рано.
• Преносим: Преносимите CMM са лесни за преместване.Те могат да се използват в цех или дори да се отнесат до място, отдалечено от производственото съоръжение, за измерване на части на място.

Колко точни са CMM машините (точност на CMM)?

Точността на машините за измерване на координати варира.Като цяло те се стремят към микрометърна точност или по-добра.Но не е толкова лесно.От една страна, грешката може да бъде функция на размера, така че грешката на измерване на CMM може да бъде определена като кратка формула, която включва дължината на измерването като променлива.

Например Global Classic CMM на Hexagon е посочен като достъпен универсален CMM и определя своята точност като:

1.0 + L/300um

Тези измервания са в микрони, а L е посочен в mm.Да кажем, че се опитваме да измерим дължината на елемент от 10 мм.Формулата ще бъде 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 или 1,03 микрона.

Един микрон е хилядна от мм, което е около 0,00003937 инча.Така че грешката при измерване на нашата дължина от 10 mm е 0,00103 mm или 0,00004055 инча.Това е по-малко от половин десета – доста малка грешка!

От друга страна, човек трябва да има точност 10x от това, което се опитваме да измерим.Това означава, че можем да се доверим на това измерване само на 10x тази стойност, или 0,00005 инча.Все пак доста малка грешка.

Нещата стават още по-мрачни за измерванията на CMM в цеха.Ако CMM се помещава в лаборатория за контрол на температурата, това помага много.Но в магазина температурите могат да варират доста.Има различни начини CMM да компенсира промените в температурата, но никой не е перфектен.

Производителите на CMM често определят точност за температурен диапазон и според стандарта ISO 10360-2 за точност на CMM, типичният диапазон е 64-72F (18-22C).Това е страхотно, освен ако вашият магазин не е 86F през лятото.Тогава нямате добра спецификация за грешката.

Някои производители ще ви дадат набор от стъпала или температурни ленти с различни спецификации за точност.Но какво се случва, ако сте в повече от един диапазон за една и съща серия от части по различно време на деня или различни дни от седмицата?

Човек започва да трябва да създаде бюджет за несигурност, който позволява най-лошите случаи.Ако тези най-лоши случаи доведат до неприемливи толеранси за вашите части, са необходими допълнителни промени в процеса:

• Можете да ограничите използването на CMM до определени часове от деня, когато температурите падат в по-благоприятни диапазони.
• Можете да изберете да обработвате само части или елементи с по-нисък толеранс в определени часове на деня.
• По-добрите CMM могат да имат по-добри характеристики за вашите температурни диапазони.Те може да си струват, въпреки че могат да бъдат много по-скъпи.

Разбира се, тези мерки ще опустошат способността ви да планирате точно работата си.Изведнъж си мислите, че по-добрият климатичен контрол в магазина може да бъде инвестиция, която си заслужава.

Можете да видите как цялото това измерване става адски суетещо.

Другата съставка, която върви ръка за ръка, е как се определят допустимите отклонения, които трябва да бъдат проверени от CMM.Златният стандарт е геометричното оразмеряване и толерантност (GD&T).Вижте нашия въвеждащ курс за GD&T, за да научите повече.

CMM софтуер

CMM работят с различни видове софтуер.Стандартът се нарича DMIS, което означава стандарт за интерфейс за измерване на размери.Въпреки че това не е основният софтуерен интерфейс за всеки производител на CMM, повечето от тях поне го поддържат.

Производителите са създали свои собствени уникални вкусове, за да добавят задачи за измерване, които не се поддържат от DMIS.

DMIS

Както споменахме, DMIS е стандартът, но подобно на g-кода на CNC, има много диалекти, включително:

• PC-DMIS: Версия на Hexagon
• OpenDMIS
• TouchDMIS: Перцептрон

MCOSMOS

MCOSTMOS е CMM софтуерът на Nikon.

Калипсо

Calypso е CMM софтуер от Zeiss.

CMM и CAD/CAM софтуер

Как софтуерът и програмирането на CMM са свързани със софтуера CAD/CAM?

Има много различни CAD файлови формати, така че проверете с кои е съвместим вашият CMM софтуер.Крайната интеграция се нарича Дефиниция, базирана на модел (MBD).С MBD самият модел може да се използва за извличане на размери за CMM.

MDB е доста водещ, така че все още не се използва в повечето случаи.

CMM сонди, приспособления и аксесоари

CMM сонди

Предлагат се различни типове и форми на сонди за улесняване на много различни приложения.

CMM тела

Приспособленията спестяват време при зареждане и разтоварване на части на CMM, точно както на CNC машина.Можете дори да получите CMM, които имат автоматични палетни товарачи, за да увеличите максимално производителността.

Цена на CMM машина

Новите машини за измерване на координати започват от $20 000 до $30 000 и достигат до над $1 милион.

Свързани с CMM работни места в машинен цех

CMM мениджър

CMM програмист

CMM оператор