Notizie - Completa CMM Machine e Guida alla misurazione

Cos'è una macchina CMM?

Immagina una macchina in stile CNC in grado di effettuare misurazioni estremamente precise in modo altamente automatizzato. Questo è quello che fanno le macchine CMM!

CMM sta per "coordinare la macchina di misurazione". Sono forse gli ultimi dispositivi di misurazione 3D in termini di combinazione di flessibilità complessiva, precisione e velocità.

Applicazioni di macchine di misurazione delle coordinate

Le macchine di misurazione delle coordinate sono preziose in qualsiasi momento è necessario effettuare misurazioni accurate. E più complesse o numerose le misurazioni, più è vantaggioso usare un CMM.

In genere i CMM vengono utilizzati per l'ispezione e il controllo di qualità. Cioè, vengono utilizzati per verificare che la parte soddisfa i requisiti e le specifiche del progettista.

Possono anche essere abituati aIngegnere inversoParti esistenti effettuando misurazioni accurate delle loro caratteristiche.

Chi ha inventato le macchine CMM?

Le prime macchine CMM furono sviluppate dalla Ferranti Company in Scozia negli anni '50. Erano necessari per la misurazione di precisione delle parti nelle industrie aerospaziali e di difesa. Le primissime macchine avevano solo 2 assi di movimento. Le macchine a 3 assi furono introdotte negli anni '60 dalla DEA d'Italia. Il controllo del computer arrivò nei primi anni '70 e fu introdotto da Sheffield degli Stati Uniti.

Tipi di macchine CMM

Esistono cinque tipi di macchina di misurazione delle coordinate:

Tipo di ponte CMM: in questo design, il più comune, la testa CMM cavalca su un ponte. Un lato del ponte cavalca su un binario sul letto e l'altro è supportato su un cuscino d'aria o un altro metodo sul letto senza una guida guida.
Cantilever cm: il cantilever supporta il ponte su un solo lato.
Gantry CMM: il cavalletto utilizza una guida guida su entrambi i lati, come un router CNC. Questi sono in genere i più grandi CMM, quindi hanno bisogno del supporto extra.
Braccio orizzontale CMM: immagina un cantilever, ma con l'intero ponte che si muove su e giù per il braccio singolo piuttosto che sul proprio asse. Questi sono i CMM meno accurati, ma possono misurare grandi componenti come corpi automatici.
Tipo di braccio portatile CMM: queste macchine utilizzano i bracci articolati e sono in genere posizionate manualmente. Invece di misurare direttamente XYZ, calcolano le coordinate dalla posizione rotante di ciascun giunto e dalla lunghezza nota tra i giunti.

Ognuno ha vantaggi e svantaggi a seconda dei tipi di misurazioni da effettuare. Questi tipi si riferiscono alla struttura della macchina che viene utilizzata per posizionaresondarispetto alla parte misurata.

Ecco un comodo tavolo per aiutare a capire i pro e i contro:

Tipo CMM	Precisione	Flessibilità	Meglio utilizzato per misurare
Ponte	Alto	Medio	Componenti di medie dimensioni che richiedono un'elevata precisione
Cantilever	Più alto	Basso	Componenti più piccoli che richiedono una precisione molto elevata
Braccio orizzontale	Basso	Alto	Componenti di grandi dimensioni che richiedono bassa precisione
Cavalletto	Alto	Medio	Grandi componenti che richiedono un'elevata precisione
Tipo braccio portatile	Il più basso	Più alto	Quando la portabilità è assolutamente i criteri più grandi.

Le sonde sono normalmente posizionate in 3 dimensioni - X, Y e Z. Tuttavia, le macchine più sofisticate possono anche consentire la modifica dell'angolo delle sonde consentendo la misurazione in luoghi in cui la sonda non sarebbe altrimenti in grado di raggiungere. Le tabelle rotanti possono anche essere utilizzate per migliorare l'Approccio-capacità di varie caratteristiche.

I CMM sono spesso realizzati in granito e alluminio e usano i cuscinetti dell'aria

La sonda è il sensore che determina dove si trova la superficie della parte quando viene effettuata una misurazione.

I tipi di sonda includono:

Meccanico
Ottico
Laser
Luce bianca

Le macchine di misurazione delle coordinate vengono utilizzate in circa tre modi generali:

Dipartimenti di controllo di qualità: ecco in genere conservati nelle stanze pulite climatizzate per massimizzare la loro precisione.
Ohop Floop: qui i CMM sono in calo tra le macchine CNC per semplificare l'esecuzione di ispezioni come parte di una cella di produzione con viaggi minimi tra il CMM e la macchina in cui le parti vengono lavorate. Ciò consente di effettuare misurazioni in precedenza e potenzialmente più spesso, il che porta a risparmi man mano che gli errori vengono identificati prima.
Portili: i CMM portatili sono facili da spostare. Possono essere utilizzati su un negozio o persino portare in un sito remoto dalla struttura di produzione per misurare le parti sul campo.

Quanto sono accurate le macchine CMM (precisione CMM)?

L'accuratezza delle macchine di misurazione delle coordinate varia. In generale, mirano alla precisione del micrometro o meglio. Ma non è così facile. Per prima cosa, l'errore può essere una funzione delle dimensioni, quindi un errore di misurazione di un CMM può essere specificato come una formula breve che include la lunghezza della misurazione come variabile.

Ad esempio, CMM classico globale di Hexagon è elencato come CMM a prezzi accessibili e specifica la sua precisione come:

1,0 + l/300um

Tali misurazioni sono in micron e L è specificata in mm. Quindi diciamo che stiamo cercando di misurare la lunghezza di una funzione da 10 mm. La formula sarebbe 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 o 1,03 micron.

Un micron è un millesimo di mm, che è di circa 0,00003937 pollici. Quindi l'errore quando si misura la nostra lunghezza di 10 mm è 0,00103 mm o 0,00004055 pollici. Questo è meno di mezzo decimo, un piccolo errore di punta!

D'altra parte, si dovrebbe avere precisione 10 volte ciò che stiamo cercando di misurare. Ciò significa che se potremmo fidarci solo di questa misurazione a 10 volte quel valore, o 0,00005 pollici. Ancora un errore piuttosto piccolo.

Le cose diventano ancora più oscure per le misurazioni CMM dell'officina. Se il CMM è alloggiato in un laboratorio di ispezione a temperatura controllata, aiuta molto. Ma in negozio, le temperature possono variare molto. Esistono vari modi in cui un CMM può compensare la variazione di temperatura, ma nessuno è perfetto.

I produttori di CMM spesso specificano l'accuratezza per una banda di temperatura e, secondo lo standard ISO 10360-2 per l'accuratezza di CMM, una banda tipica è 64-72F (18-22C). È fantastico a meno che il tuo negozio non sia 86F in estate. Quindi non hai una buona specifica per l'errore.

Alcuni produttori ti daranno una serie di fasi o bande di temperatura con diverse specifiche di precisione. Ma cosa succede se sei in più di una gamma per la stessa serie di parti in momenti diversi o giorni diversi della settimana?

Si inizia a dover creare un budget di incertezza che consenta casi peggiori. Se questi casi peggiori comportano tolleranze inaccettabili per le parti, sono necessarie ulteriori modifiche al processo:

È possibile limitare l'uso CMM a determinati momenti del giorno in cui le temperature rientrano in gamme più favorevoli.
È possibile scegliere di macchina solo parti di tolleranza inferiore o funzionalità in determinati orari del giorno.
Migliore CMM potrebbe avere specifiche migliori per i tuoi intervalli di temperatura. Potrebbero valerne la pena anche se possono essere molto più costosi.

Naturalmente queste misure provocheranno il caos sulla tua capacità di pianificare accuratamente i tuoi lavori. Improvvisamente stai pensando che un migliore controllo del clima in officina potrebbe essere un investimento utile.

Puoi vedere come tutta questa cosa di misurazione diventa dannatamente pignola.

L'altro ingrediente che va di pari passo è come vengono specificate le tolleranze da CMM. Il gold standard è la dimensione e il tolleranza geometrici (GD&T). Dai un'occhiata al nostro corso introduttivo su GD&T per saperne di più.

Software CMM

CMM ha eseguito vari tipi di software. Lo standard si chiama DMIS, che sta per lo standard di interfaccia di misurazione dimensionale. Sebbene non sia l'interfaccia software principale per ogni produttore CMM, la maggior parte di essi almeno lo supporta.

I produttori hanno creato i loro sapori unici per aggiungere attività di misurazione non supportate da DMIS.

DMis

Come accennato a DMIS, è lo standard, ma come il code G di CNC, ci sono molti dialetti tra cui:

PC-DMIS: versione di Hexagon
OpendMis
Touchdmis: Perceptron

Mcosmos

Mcostmos è il software CMM di Nikon.

Calypso

Calypso è il software CMM di Zeiss.

Software CMM e CAD/CAM

In che modo il software e la programmazione CMM si collegano al software CAD/CAM?

Esistono molti formati di file CAD diversi, quindi controlla con quali software CMM è compatibile. L'integrazione definitiva si chiama definizione basata su modello (MBD). Con MBD, il modello stesso può essere usato per estrarre dimensioni per il CMM.

MDB è piuttosto anteriore, quindi non è ancora stato utilizzato nella maggior parte dei casi.

Sonde, infissi e accessori CMM

Sonde CMM

Sono disponibili una varietà di tipi e forme di sonda per facilitare molte applicazioni diverse.

Fidurs CMM

Gli apparecchi stanno risparmiando tempo durante il caricamento e lo scarico di parti su un CMM, proprio come su una macchina CNC. Puoi persino ottenere CMM che hanno caricatori di pallet automatici per massimizzare la throughput.