Komplett CMM-maskin og måleveiledning

Hva er en CMM-maskin?

Se for deg en maskin i CNC-stil som kan gjøre ekstremt nøyaktige målinger på en svært automatisert måte.Det er det CMM Machines gjør!

CMM står for "Coordinate Measuring Machine".De er kanskje de ultimate 3D-måleenhetene når det gjelder kombinasjonen av generell fleksibilitet, nøyaktighet og hastighet.

Anvendelser av koordinatmålemaskiner

Koordinatmålemaskiner er verdifulle hver gang nøyaktige målinger må gjøres.Og jo mer komplekse eller tallrike målingene er, desto mer fordelaktig er det å bruke en CMM.

Vanligvis brukes CMM-er for inspeksjon og kvalitetskontroll.Det vil si at de brukes til å verifisere at delen oppfyller designerens krav og spesifikasjoner.

De kan også være vant tilomvendt ingeniøreksisterende deler ved å gjøre nøyaktige målinger av funksjonene deres.

Hvem oppfant CMM-maskiner?

De første CMM-maskinene ble utviklet av Ferranti Company of Scotland på 1950-tallet.De var nødvendige for presisjonsmåling av deler i romfarts- og forsvarsindustrien.De aller første maskinene hadde bare 2 bevegelsesakser.3-akse maskiner ble introdusert på 1960-tallet av DEA i Italia.Datakontroll kom på begynnelsen av 1970-tallet, og ble introdusert av Sheffield i USA.

Typer CMM-maskiner

Det er fem typer koordinatmålemaskiner:

• Brotype CMM: I denne designen, den vanligste, kjører CMM-hodet på en bro.Den ene siden av broen rir på en skinne på sengen, og den andre støttes på en luftpute eller annen metode på sengen uten styreskinne.
• Cantilever CMM: Cantileveren støtter broen på kun den ene siden.
• Portal CMM: Portalen bruker en styreskinne på begge sider, som en CNC-ruter.Disse er vanligvis de største CMM-ene, så de trenger ekstra støtte.
• Horisontal arm CMM: Se for deg en utkrager, men med hele broen som beveger seg opp og ned på enkeltarmen i stedet for på sin egen akse.Dette er de minst nøyaktige CMM-ene, men de kan måle store tynne komponenter som bilkarosserier.
• Bærbar armtype CMM: Disse maskinene bruker leddede armer og er vanligvis manuelt plassert.I stedet for å måle XYZ direkte, beregner de koordinater fra rotasjonsposisjonen til hvert ledd og den kjente lengden mellom leddene.

Hver av dem har fordeler og ulemper avhengig av hvilke typer målinger som skal gjøres.Disse typene refererer til maskinens struktur som brukes til å plassere densondei forhold til delen som måles.

Her er en praktisk tabell for å hjelpe deg med å forstå fordeler og ulemper:

Prober er normalt plassert i 3 dimensjoner – X, Y og Z. Imidlertid kan mer sofistikerte maskiner også tillate at sondevinkelen endres slik at måling på steder sonden ellers ikke ville kunne nå.Roterende bord kan også brukes til å forbedre tilnærmingsevnen til ulike funksjoner.

CMM-er er ofte laget av granitt og aluminium, og de bruker luftlagre

Sonden er sensoren som bestemmer hvor overflaten av delen er når en måling foretas.

Sondetyper inkluderer:

• Mekanisk
• Optisk
• Laser
• Hvitt lys

Koordinatmålemaskiner brukes på omtrent tre generelle måter:

• Kvalitetskontrollavdelinger: Her er de vanligvis holdt i klimakontrollerte rene rom for å maksimere deres presisjon.
• Butikkgulv: Her er CMM-er nede blant CNC-maskinene for å gjøre det enkelt å utføre inspeksjoner som en del av en produksjonscelle med minimal vandring mellom CMM og maskinen der delene blir maskinert.Dette gjør at målinger kan foretas tidligere og potensielt oftere, noe som fører til besparelser ettersom feil oppdages raskere.
• Bærbar: Bærbare CMM-er er enkle å flytte rundt på.De kan brukes på et butikkgulv eller til og med ta til et sted fjernt fra produksjonsanlegget for å måle deler i felten.

Hvor nøyaktige er CMM-maskiner (CMM-nøyaktighet)?

Nøyaktigheten til koordinatmålemaskiner varierer.Vanligvis sikter de på mikrometerpresisjon eller bedre.Men det er ikke så lett.For det første kan feil være en funksjon av størrelse, så en CMMs målefeil kan spesifiseres som en kort formel som inkluderer lengden på målingen som en variabel.

For eksempel er Hexagons Global Classic CMM oppført som en rimelig CMM for alle formål, og spesifiserer nøyaktigheten som:

1,0 + L/300um

Disse målene er i mikron og L er spesifisert i mm.Så la oss si at vi prøver å måle lengden på en 10 mm-funksjon.Formelen vil være 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 eller 1,03 mikron.

En mikron er en tusendels mm, som er omtrent 0,00003937 tommer.Så feilen ved måling av 10 mm-lengden er 0,00103 mm eller 0,00004055 tommer.Det er mindre enn en halv tiendedel – ganske liten feil!

På den annen side bør man ha nøyaktighet 10x hva vi prøver å måle.Så det betyr at hvis vi bare stoler på denne målingen til 10x den verdien, eller 0,00005 tommer.Fortsatt en ganske liten feil.

Ting blir enda skumlere for CMM-målinger på butikkgulvet.Hvis CMM er plassert i et temperaturkontrollert inspeksjonslaboratorium, hjelper det mye.Men på butikkgulvet kan temperaturene variere ganske mye.Det er forskjellige måter en CMM kan kompensere for temperaturvariasjoner, men ingen er perfekte.

CMM-produsenter spesifiserer ofte nøyaktighet for et temperaturbånd, og i henhold til ISO 10360-2-standarden for CMM-nøyaktighet er et typisk bånd 64-72F (18-22C).Det er flott med mindre butikkgulvet ditt er 86F om sommeren.Da har du ikke en god spesifikasjon for feilen.

Noen produsenter vil gi deg et sett med trappetrinn eller temperaturbånd med forskjellige nøyaktighetsspesifikasjoner.Men hva skjer hvis du er i mer enn ett område for samme serie med deler til forskjellige tider på dagen eller forskjellige dager i uken?

Man begynner å måtte lage et usikkerhetsbudsjett som åpner for verste tilfeller.Hvis de verste tilfellene resulterer i uakseptable toleranser for delene dine, er ytterligere prosessendringer nødvendig:

• Du kan begrense CMM-bruken til bestemte tider på dagen når temperaturene faller i mer gunstige områder.
• Du kan velge å kun bearbeide deler eller funksjoner med lavere toleranse på bestemte tider på dagen.
• Bedre CMM-er kan ha bedre spesifikasjoner for temperaturområdene dine.De kan være verdt det selv om de kan være mye dyrere.

Selvfølgelig vil disse tiltakene ødelegge din evne til å planlegge jobbene dine nøyaktig.Plutselig tenker du at bedre klimakontroll på butikkgulvet kan være en verdifull investering.

Du kan se hvordan hele denne målingen blir ganske masete.

Den andre ingrediensen som går hånd i hånd er hvordan toleranser som skal kontrolleres av CMM er spesifisert.Gullstandarden er Geometric Dimensioning and Tolerancing (GD&T).Ta en titt på introduksjonskurset vårt om GD&T for å lære mer.

CMM programvare

CMM kjører ulike typer programvare.Standarden heter DMIS, som står for Dimensional Measurement Interface Standard.Selv om det ikke er hovedprogramvaregrensesnittet for hver CMM-produsent, støtter de fleste av dem i det minste det.

Produsenter har laget sine egne unike smaker for å legge til måleoppgaver som ikke støttes av DMIS.

DMIS

Som nevnt er DMIS standarden, men i likhet med CNCs g-kode er det mange dialekter inkludert:

• PC-DMIS: Hexagons versjon
• OpenDMIS
• TouchDMIS: Perceptron

MCOSMOS

MCOSTMOS er Nikons CMM-programvare.

Calypso

Calypso er CMM-programvare fra Zeiss.

CMM og CAD/CAM programvare

Hvordan forholder CMM-programvare og programmering seg til CAD/CAM-programvare?

Det finnes mange forskjellige CAD-filformater, så sjekk hvilke CMM-programvaren din er kompatibel med.Den ultimate integrasjonen kalles Model Based Definition (MBD).Med MBD kan selve modellen brukes til å trekke ut dimensjoner for CMM.

MDB er ganske ledende, så det er ennå ikke brukt i de fleste tilfeller.

CMM-sonder, inventar og tilbehør

CMM-sonder

En rekke probetyper og -former er tilgjengelige for å lette mange forskjellige bruksområder.

CMM-armaturer

Alle inventar sparer tid ved lasting og lossing av deler på en CMM, akkurat som på en CNC-maskin.Du kan til og med få CMM-er som har automatiske pallelastere for å maksimere gjennomstrømningen.

CMM Maskin Pris

Nye koordinatmålemaskiner starter i området $20 000 til $30 000 og går opp til over $1 million.

CMM-relaterte jobber i en maskinverksted

CMM Manager

CMM programmerer

CMM-operatør