Kontrola współrzędnościowych maszyn pomiarowych (CMM) w nowoczesnej obróbce CNC

Współrzędnościowe maszyny pomiarowe (CMM) istnieją już od dawna, po raz pierwszy zostały wprowadzone na rynek przez firmy DEA i Ferranti w latach 60-tych. Te wczesne współrzędnościowe maszyny pomiarowe były obsługiwane ręcznie za pomocą "twardego wykrywania" i ostatecznie przeszły do sterowanych komputerowo jednostek CNC z sondami spustowymi. Współrzędnościowa maszyna pomiarowa jest nowoczesną technologią pomiaru automatycznego i ważnym przejawem rozwoju wysoko precyzyjnej i wysokowydajnej technologii pomiaru automatycznego.

Dziś CMM można znaleźć w prawie wszystkich firmach produkcji precyzyjnej na świecie i jest rdzeniem większości procesów kontroli jakości.

W ciągu ostatnich kilku dekad współrzędnościowe maszyny pomiarowe stały się szybsze, dokładniejsze i tańsze. Rozwój producentów maszyn współrzędnościowych obejmuje tworzenie konstrukcji mocniejszych, lżejszych i termicznie kompensowanych do użytku poza tradycyjnym laboratorium jakości kontroli temperatury.

Rodzaje CMM

Współrzędnościowa maszyna pomiarowa jest narzędziem pomiarowym, które mierzy przedmiot obrabiany poprzez połączenie własnego układu współrzędnych z sondą do pomiaru fizycznych punktów geometrycznych części. Oprócz dokładnych pomiarów, zaletą współrzędnościowej maszyny pomiarowej jest również to, że dostarcza ona operatorom informacji w czasie rzeczywistym o stanie procesu produkcyjnego. Wszystkie globalne maszyny CMM muszą spełniać międzynarodowe standardy pomiarowe ISO 10360 i mogą być kontrolowane przez operatorów lub komputery. Istnieje pięć głównych współrzędnościowych maszyn pomiarowych stosowanych w dzisiejszej metrologii:

Cantilever:

głównie używane do pomiaru narzędzi pomiarowych i głównych części.

Mostek:

Najpopularniejsza w pracach skanowania i digitalizacji na rynkach form, obróbki skrawaniem i tłoczenia.

Gantry:

używany do pomiarów dużych i ciężkich części, takich jak duże formy.

Horizontal Arm:

używane do pomiaru dużych ilości części w przemyśle lotniczym, obronnym, AGD i innych.

Przenośne (PCMM):

Ręczny pomiar 3D i geometrycznych wymiarów i tolerancji (GD&T), może również przejść certyfikację ISO 10360.

Zasada pomiaru współrzędnościowej maszyny pomiarowej polega na dokładnym pomiarze trzech wartości współrzędnych powierzchni części. Po pewnym algorytmie, elementy pomiarowe, takie jak linie, powierzchnie, cylindry i kule są dopasowane, a kształt, położenie i inne wielkości geometryczne są uzyskiwane poprzez obliczenia matematyczne. dane. Oczywiście, dokładny pomiar współrzędnych punktów powierzchni części jest podstawą do oceny błędów geometrycznych, takich jak kształt i położenie.

Wskazówki przed użyciem maszyny CMM

Współrzędnościowa maszyna pomiarowa jest wysoce precyzyjnym urządzeniem pomiarowym, które ma ścisłe wymagania dotyczące środowiska pracy. Na przykład, temperatura powinna być kontrolowana na 20+/-2℃, wilgotność powinna być kontrolowana na 40%-60%, a dobra gwarancja wstrząsoodporna.

Przeanalizuj rysunki, określ pomiar, który ma być mierzony zgodnie z wymaganiami rysunków, i zgrubnie zaplanuj proces pomiaru, taki jak wybór punktów odniesienia i układ punktów pomiarowych.

Przed pomiarem należy wybrać odpowiednią sondę i przeprowadzić weryfikację sondy, aby uzyskać wartość promienia kuli sondy. W kalibracji sondy jako punkt odniesienia stosuje się zazwyczaj kulę wzorcową, a metoda punktów pomiarowych jest co najmniej pięciopunktowa, tzn. jeden punkt jest pobierany z wierzchołka kuli wzorcowej, a cztery punkty są mierzone na równiku. Podczas kalibracji, głowica sondy, sonda i standardowa kula muszą być dobrze zamocowane, a ich powierzchnia czysta. Kalibracja sondy jest pierwszym krokiem na początku pomiaru, który ma większy wpływ na wyniki pomiaru, dlatego należy poświęcić jej wystarczająco dużo uwagi.

Aby uniknąć błędu powrotu do zera spowodowanego używaniem układu współrzędnych maszyny podczas pomiaru, przed rozpoczęciem pomiaru należy ustalić układ współrzędnych przedmiotu obrabianego. Ustanowienie odpowiedniego układu współrzędnych jest podstawą do późniejszego pomiaru trójwspółrzędnościowej maszyny pomiarowej. Rozsądny układ współrzędnych pomoże poprawić dokładność pomiaru i wydajność pomiaru. Ponadto, podczas testowania partii, ustanowienie odpowiedniego układu współrzędnych w programowaniu może zmniejszyć intensywność pracy i poprawić szybkość pomiaru.

Zastosowanie maszyny CMM

Współrzędnościowa maszyna pomiarowa do pomiarów powierzchni liniowych

Najprostsze pomiary obejmują tolerancje na powierzchniach liniowych lub cylindrycznych. W większości przypadków są one mierzone przez maszynistę za pomocą prostego mikrometru lub przymiaru bezpośrednio po obróbce.

Wszystkie nowoczesne koncepcje przemysłowe, w tym przyszły Przemysł 4.0, mają wysoki stopień automatyzacji w procesie produkcyjnym, nawet bez mechanika, mogą wykonywać dodatkowe ruchy i zadania. Dobrym przykładem jest kontrola jakości. Można zaprogramować maszynę CMM tak, aby wykonywała tę samą operację na dowolnej liczbie części w partii.

Współrzędnościowa maszyna pomiarowa do kompleksowych pomiarów powierzchni

Głównym przeznaczeniem współrzędnościowych maszyn pomiarowych jest pomiar złożonych powierzchni. Kiedy CMM jest używana do pomiaru łopatek turbin, skrzydeł samolotów, wirników pomp i innych części o nietypowych powierzchniach, jest to powód, dla którego CMM osiągnie swój pełny potencjał. Jeśli produkujesz dużą liczbę identycznych części, a części te są tak precyzyjne, że musisz sprawdzić każdą część, to automatyzacja tych operacji jest również możliwa. Jednak w większości przypadków, takie części są mierzone ręcznie przez mechaników.

Aby zmierzyć skomplikowane powierzchnie, mechanik używa pilota zdalnego sterowania do ręcznego przesuwania sondy wzdłuż trzech osi, aż sonda dotknie części, której mechanik potrzebuje. Następnie, po wielu pomiarach, punkty są analizowane, a kontury części są łączone jako splajny. Następnie porównuje się wyniki pomiarów z modelem 3D części (z uwzględnieniem dopuszczalnych odchyleń) lub z innymi danymi wskazującymi na wymagany rozmiar.

CMM dla relacji i odchyleń formalnych

Większość części o wysokiej jakości charakteryzuje się nie tylko błędami wymiarowymi, ale także dokładnością kształtów powierzchni i ich wzajemnego położenia względem siebie. Odchylenia te są szczególnie ważne dla redukcji drgań części obrotowych i zapewnienia płynności ruchu. Pomiar takich odchyłek za pomocą maszyny CMM nie różni się zbytnio od pomiaru powierzchni złożonych. Wszystkie odchyłki formalne i relacyjne mają podstawę, z którą można je porównać. Dlatego, aby spełnić wymagania dotyczące dokładności, należy zamocować części na dolnej powierzchni i zmierzyć wymagane części.

CMM Dla Pomiaru wykończenia powierzchni

Profilarka jest najczęściej używanym przyrządem do pomiaru wykończenia powierzchni. Jednakże, ze względu na doskonałą dokładność, maszyny CMM mogą również mierzyć wykończenie powierzchni części. Wymień sondę na specjalną igłę, a następnie igła będzie poruszać się wzdłuż powierzchni i określić wszelkie mikroskopijne nieprawidłowości, które tworzą wykończenie powierzchni.

Wnioski

CMM będzie nadal wspierać produkcję wysoce precyzyjnych części w małych sklepach i nadal odgrywać rolę audytu, szczególnie w kluczowych branżach medycznych i lotniczych, aby uzyskać szybkie i dokładne dane dotyczące wielkości i powierzchni części. Jego elastyczność i precyzja przyniosły wiele możliwości dla producentów. Możesz użyć CMM po obróbce lub zmierzyć istniejące części, aby je przeprojektować, lub użyć jej jako części zautomatyzowanego łańcucha produkcyjnego.