Kompletní průvodce souřadnicovým měřicím strojem a měřením

Co je to CMM stroj?

Představte si stroj ve stylu CNC, který je schopen provádět extrémně přesná měření vysoce automatizovaným způsobem.To je to, co CMM stroje dělají!

CMM je zkratka pro “Coordinate Measuring Machine”.Jsou to možná nejlepší 3D měřicí zařízení, pokud jde o jejich kombinaci celkové flexibility, přesnosti a rychlosti.

Aplikace souřadnicových měřicích strojů

Souřadnicové měřicí stroje jsou cenné vždy, když je potřeba provést přesná měření.A čím složitější nebo početnější jsou měření, tím výhodnější je použití CMM.

Typicky se CMM používají pro kontrolu a kontrolu kvality.To znamená, že se používají k ověření, zda díl splňuje požadavky a specifikace konstruktéra.

Mohou být také zvyklíreverzní inženýrexistující díly přesným měřením jejich vlastností.

Kdo vynalezl CMM stroje?

První souřadnicové měřicí stroje byly vyvinuty společností Ferranti Company of Scotland v 50. letech 20. století.Byly potřebné pro přesné měření dílů v leteckém a obranném průmyslu.Úplně první stroje měly pouze 2 osy pohybu.3osé stroje byly představeny v 60. letech 20. století italským DEA.Počítačové řízení se objevilo na počátku 70. let a bylo představeno Sheffieldem v USA.

Typy souřadnicových strojů

Existuje pět typů souřadnicových měřicích strojů:

• Most typu CMM: V tomto nejběžnějším provedení je hlava CMM vedena na můstku.Jedna strana mostu jezdí po kolejnici na lůžku a druhá je podepřena na vzduchovém polštáři nebo jiným způsobem na lůžku bez vodící kolejnice.
• Cantilever CMM: Cantilever podpírá most pouze na jedné straně.
• Portál CMM: Portál používá vodicí lištu na obou stranách, jako CNC router.Obvykle se jedná o největší CMM, takže potřebují další podporu.
• Horizontální rameno CMM: Představte si konzolu, ale s celým mostem pohybujícím se nahoru a dolů po jednoramenném rameni spíše než na jeho vlastní ose.Jedná se o nejméně přesné souřadnicové měřicí stroje, ale mohou měřit velké tenké součásti, jako jsou karoserie automobilů.
• Přenosné rameno typu CMM: Tyto stroje používají kloubová ramena a obvykle jsou polohována ručně.Namísto přímého měření XYZ počítají souřadnice z rotační polohy každého kloubu a známé délky mezi klouby.

Každý z nich má své výhody a nevýhody v závislosti na typu měření.Tyto typy se vztahují ke konstrukci stroje, která se používá k jeho umístěnísondavzhledem k měřenému dílu.

Zde je užitečná tabulka, která vám pomůže pochopit výhody a nevýhody:

Sondy jsou normálně umístěny ve 3 rozměrech – X, Y a Z. Sofistikovanější stroje však mohou také umožnit změnu úhlu sond, což umožňuje měření v místech, kam by se jinak sonda nedostala.Otočné stoly mohou být také použity pro zlepšení přístupnosti různých funkcí.

CMM jsou často vyrobeny ze žuly a hliníku a používají vzduchová ložiska

Sonda je senzor, který určuje, kde je povrch součásti, když se provádí měření.

Mezi typy sond patří:

• Mechanické
• Optický
• Laser
• Bílé světlo

Souřadnicové měřicí stroje se používají zhruba třemi obecnými způsoby:

• Oddělení kontroly kvality: Zde jsou obvykle uchovávány v klimatizovaných čistých prostorách, aby byla maximalizována jejich přesnost.
• Dílna: Zde patří souřadnicové měřicí stroje mezi CNC stroje, aby bylo možné snadno provádět kontroly jako součást výrobní buňky s minimální dráhou mezi souřadnicovým měřicím strojem a strojem, kde se obrábějí díly.To umožňuje provádět měření dříve a potenciálně častěji, což vede k úsporám, protože chyby jsou identifikovány dříve.
• Přenosné: Přenosné CMM se snadno přemisťují.Mohou být použity v dílně nebo dokonce na místě vzdáleném od výrobního závodu k měření dílů v terénu.

Jak přesné jsou stroje CMM (CMM Accuracy)?

Přesnost souřadnicových měřicích strojů se liší.Obecně se zaměřují na přesnost mikrometrů nebo lepší.Ale není to tak jednoduché.Za prvé, chyba může být funkcí velikosti, takže chyba měření CMM může být specifikována jako krátký vzorec, který zahrnuje délku měření jako proměnnou.

Například globální klasický souřadnicový měřicí stroj společnosti Hexagon je uveden jako cenově dostupný univerzální souřadnicový měřicí stroj a specifikuje jeho přesnost jako:

1,0 + L/300 um

Tyto míry jsou v mikronech a L je specifikováno v mm.Řekněme, že se snažíme změřit délku 10mm prvku.Vzorec by byl 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 nebo 1,03 mikronu.

Mikron je tisícina mm, což je asi 0,00003937 palce.Takže chyba při měření naší délky 10 mm je 0,00103 mm nebo 0,00004055 palce.To je méně než půl desetiny – docela malá chyba!

Na druhou stranu bychom měli mít přesnost 10x větší, než se snažíme měřit.To znamená, že tomuto měření můžeme důvěřovat pouze 10x této hodnotě nebo 0,00005 palce.Ještě docela malá chyba.

U měření souřadnicových měřicích strojů na dílně jsou věci ještě temnější.Pokud je CMM umístěn v inspekční laboratoři s řízenou teplotou, velmi to pomáhá.Ale v dílně se teploty mohou značně lišit.Existují různé způsoby, jak může CMM kompenzovat změny teploty, ale žádný není dokonalý.

Výrobci souřadnicových měřicích strojů často specifikují přesnost pro teplotní pásmo a podle normy ISO 10360-2 pro přesnost souřadnicových měřicích strojů je typické pásmo 64-72F (18-22C).To je skvělé, pokud vaše prodejní podlaha není v létě 86F.Pak nemáte dobrou specifikaci chyby.

Někteří výrobci vám poskytnou sadu schodišťových stupňů nebo teplotních pásem s různými specifikacemi přesnosti.Ale co se stane, když jste ve více než jednom rozsahu pro stejnou sérii dílů v různou denní dobu nebo různé dny v týdnu?

Člověk začne muset vytvořit rozpočet na nejistotu, který počítá s nejhoršími případy.Pokud tyto nejhorší případy vedou k nepřijatelným tolerancím pro vaše díly, jsou nutné další změny procesu:

• Použití CMM můžete omezit na určitou denní dobu, kdy teploty klesnou do příznivějších rozsahů.
• Můžete se rozhodnout obrábět pouze díly nebo prvky s nižší tolerancí v konkrétní denní dobu.
• Lepší CMM mohou mít lepší specifikace pro vaše teplotní rozsahy.Mohou stát za to, i když mohou být mnohem dražší.

Tato opatření samozřejmě způsobí zmatek ve vaší schopnosti přesně naplánovat své práce.Najednou si říkáte, že lepší klimatizace v dílně by se mohla vyplatit.

Můžete vidět, jak se celá tato věc s měřením stává zatraceně nervózní.

Další složkou, která jde ruku v ruce, je to, jak jsou specifikovány tolerance, které má CMM kontrolovat.Zlatým standardem je Geometric Dimensioning and Tolerancing (GD&T).Podívejte se na náš úvodní kurz o GD&T, kde se dozvíte více.

Software CMM

CMM provozuje různé druhy softwaru.Standard se nazývá DMIS, což je zkratka pro Dimensional Measurement Interface Standard.I když to není hlavní softwarové rozhraní pro každého výrobce CMM, většina z nich jej alespoň podporuje.

Výrobci vytvořili své vlastní jedinečné příchutě, aby přidali úkoly měření, které nepodporuje DMIS.

DMIS

Jak bylo zmíněno DMIS, je standardem, ale stejně jako CNC kód g existuje mnoho dialektů včetně:

• PC-DMIS: Verze společnosti Hexagon
• OpenDMIS
• TouchDMIS: Perceptron

MCOSMOS

MCOSTMOS je software CMM společnosti Nikon.

Calypso

Calypso je software CMM od společnosti Zeiss.

Software CMM a CAD/CAM

Jak souvisí software a programování CMM se softwarem CAD/CAM?

Existuje mnoho různých formátů souborů CAD, takže zkontrolujte, se kterými je váš software CMM kompatibilní.Konečná integrace se nazývá Model Based Definition (MBD).S MBD lze samotný model použít k extrahování rozměrů pro souřadnicový měřicí stroj.

MDB je docela náběžná hrana, takže se ve většině případů ještě nepoužívá.

CMM sondy, přípravky a příslušenství

CMM sondy

K dispozici je řada typů a tvarů sond pro usnadnění mnoha různých aplikací.

Přípravky CMM

Všechny přípravky šetří čas při nakládání a vykládání dílů na souřadnicovém měřicím stroji, stejně jako na CNC stroji.Můžete dokonce získat souřadnicové měřicí stroje, které mají automatické nakladače palet pro maximalizaci propustnosti.

Cena CMM stroje

Nové souřadnicové měřicí stroje začínají v rozmezí 20 000 až 30 000 USD a dosahují výše přes 1 milion USD.

Práce související s CMM ve strojírně

Manažer CMM

Programátor CMM

Operátor CMM