Komplett CMM-maskin och mätguide

Vad är en CMM-maskin?

Föreställ dig en maskin i CNC-stil som kan göra extremt exakta mätningar på ett mycket automatiserat sätt.Det är vad CMM Machines gör!

CMM står för "Coordinate Measuring Machine".De är kanske de ultimata 3D-mätenheterna när det gäller deras kombination av övergripande flexibilitet, noggrannhet och hastighet.

Tillämpningar av koordinatmätmaskiner

Koordinatmätmaskiner är värdefulla när noggranna mätningar behöver göras.Och ju mer komplexa eller många mätningar är, desto mer fördelaktigt är det att använda en CMM.

Vanligtvis används CMM för inspektion och kvalitetskontroll.Det vill säga de används för att verifiera att delen uppfyller konstruktörens krav och specifikationer.

De kan också vara vana vidomvänd ingenjörbefintliga delar genom att göra noggranna mätningar av deras egenskaper.

Vem uppfann CMM-maskiner?

De första CMM-maskinerna utvecklades av Ferranti Company of Scotland på 1950-talet.De behövdes för precisionsmätning av delar inom flyg- och försvarsindustrin.De allra första maskinerna hade bara 2 rörelseaxlar.3-axliga maskiner introducerades på 1960-talet av DEA i Italien.Datorstyrning kom i början av 1970-talet och introducerades av Sheffield i USA.

Typer av CMM-maskiner

Det finns fem typer av koordinatmätmaskiner:

• Brotyp CMM: I denna design, den vanligaste, åker CMM-huvudet på en bro.Ena sidan av bron åker på en skena på sängen, och den andra stöds på en luftkudde eller annan metod på sängen utan styrskena.
• Cantilever CMM: Cantilever stöder bron på endast en sida.
• Gantry CMM: Portalen använder en styrskena på båda sidor, som en CNC Router.Dessa är vanligtvis de största CMM:erna, så de behöver extra stöd.
• Horisontell arm CMM: Föreställ dig en fribärande arm, men med hela bron som rör sig upp och ner på singelarmen snarare än på sin egen axel.Dessa är de minst exakta CMM:erna, men de kan mäta stora tunna komponenter som bilkarosser.
• Bärbar armtyp CMM: Dessa maskiner använder ledade armar och placeras vanligtvis manuellt.Istället för att mäta XYZ direkt, beräknar de koordinater från rotationspositionen för varje led och den kända längden mellan lederna.

Var och en har fördelar och nackdelar beroende på vilka typer av mätningar som ska göras.Dessa typer avser maskinens struktur som används för att placera desssondi förhållande till den del som mäts.

Här är en praktisk tabell som hjälper dig förstå för- och nackdelarna:

Sonder är normalt placerade i 3 dimensioner – X, Y och Z. Men mer sofistikerade maskiner kan också tillåta att probernas vinkel ändras, vilket möjliggör mätning på platser som sonden annars inte skulle kunna nå.Roterande bord kan också användas för att förbättra möjligheten att närma sig olika funktioner.

CMM är ofta gjorda av granit och aluminium, och de använder luftlager

Sonden är sensorn som avgör var ytan på delen är när en mätning görs.

Sondtyper inkluderar:

• Mekanisk
• Optisk
• Laser
• Vitt ljus

Koordinatmätmaskiner används på ungefär tre generella sätt:

• Kvalitetskontrollavdelningar: Här är de vanligtvis hålls i klimatkontrollerade renrum för att maximera deras precision.
• Verkstadsgolvet: Här är CMM:er nere bland CNC-maskinerna för att göra det enkelt att utföra inspektioner som en del av en tillverkningscell med minimal rörelse mellan CMM:n och maskinen där delar bearbetas.Detta gör att mätningar kan göras tidigare och potentiellt oftare vilket leder till besparingar då fel upptäcks tidigare.
• Bärbar: Bärbara CMM:er är lätta att flytta runt.De kan användas på ett verkstadsgolv eller till och med ta till en plats på avstånd från tillverkningsanläggningen för att mäta delar i fält.

Hur exakta är CMM-maskiner (CMM-noggrannhet)?

Noggrannheten hos koordinatmätmaskiner varierar.I allmänhet siktar de på mikrometerprecision eller bättre.Men det är inte så lätt.För det första kan felet vara en funktion av storleken, så ett CMM:s mätfel kan anges som en kort formel som inkluderar längden på mätningen som en variabel.

Till exempel är Hexagons Global Classic CMM listad som en prisvärd CMM för alla ändamål och specificerar dess noggrannhet som:

1,0 + L/300um

Dessa mått är i mikron och L anges i mm.Så låt oss säga att vi försöker mäta längden på en 10 mm-funktion.Formeln skulle vara 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 eller 1,03 mikron.

En mikron är en tusendels mm, vilket är ungefär 0,00003937 tum.Så felet när vi mäter vår 10 mm längd är 0,00103 mm eller 0,00004055 tum.Det är mindre än en halv tiondel – ganska litet fel!

Å andra sidan bör man ha en noggrannhet 10x vad vi försöker mäta.Så det betyder om vi bara litar på den här mätningen till 10x det värdet, eller 0,00005 tum.Fortfarande ett ganska litet fel.

Saker och ting blir ännu grumligare för CMM-mätningar på verkstadsgolvet.Om CMM är inrymt i ett temperaturkontrollerat inspektionslabb hjälper det mycket.Men på butiksgolvet kan temperaturerna variera ganska mycket.Det finns olika sätt som en CMM kan kompensera för temperaturvariationer, men inget är perfekt.

CMM-tillverkare anger ofta noggrannhet för ett temperaturband, och enligt ISO 10360-2-standarden för CMM-noggrannhet är ett typiskt band 64-72F (18-22C).Det är bra om inte ditt butiksgolv är 86F på sommaren.Då har du ingen bra spec för felet.

Vissa tillverkare ger dig en uppsättning trappsteg eller temperaturband med olika noggrannhetsspecifikationer.Men vad händer om du är inom mer än ett område för samma serie delar vid olika tider på dygnet eller olika dagar i veckan?

Man börjar behöva skapa en osäkerhetsbudget som tillåter värsta fall.Om de värsta fallen resulterar i oacceptabla toleranser för dina delar, behövs ytterligare processändringar:

• Du kan begränsa CMM-användningen till vissa tider på dygnet när temperaturen faller inom gynnsammare intervall.
• Du kan välja att endast bearbeta delar eller funktioner med lägre tolerans vid vissa tider på dagen.
• Bättre CMM:er kan ha bättre specifikationer för dina temperaturintervall.De kan vara värda det även om de kan vara mycket dyrare.

Naturligtvis kommer dessa åtgärder att orsaka förödelse för din förmåga att exakt planera dina jobb.Plötsligt tänker du att bättre klimatkontroll på butiksgolvet kan vara en värd investering.

Du kan se hur hela den här mätningen blir ganska jäkla kinkig.

Den andra ingrediensen som går hand i hand är hur toleranser som ska kontrolleras av CMM specificeras.Guldstandarden är Geometric Dimensioning and Tolerancing (GD&T).Kolla in vår introduktionskurs om GD&T för att lära dig mer.

CMM programvara

CMM:s kör olika typer av mjukvara.Standarden heter DMIS, vilket står för Dimensional Measurement Interface Standard.Även om det inte är det huvudsakliga mjukvarugränssnittet för varje CMM-tillverkare, stöder de flesta av dem åtminstone det.

Tillverkare har skapat sina egna unika smaker för att lägga till mätuppgifter som inte stöds av DMIS.

DMIS

Som nämnts är DMIS standarden, men liksom CNC:s g-kod finns det många dialekter inklusive:

• PC-DMIS: Hexagons version
• ÖppnaDMIS
• TouchDMIS: Perceptron

MCOSMOS

MCOSTMOS är Nikons CMM-programvara.

Calypso

Calypso är CMM-programvara från Zeiss.

CMM och CAD/CAM programvara

Hur förhåller sig CMM Software and Programming till CAD/CAM Software?

Det finns många olika CAD-filformat, så kontrollera vilka din CMM-programvara är kompatibel med.Den ultimata integrationen kallas Model Based Definition (MBD).Med MBD kan själva modellen användas för att extrahera dimensioner för CMM.

MDB är ganska ledande, så det används ännu inte i de flesta fall.

CMM-sonder, fixturer och tillbehör

CMM-sonder

En mängd olika sondtyper och former finns tillgängliga för att underlätta många olika applikationer.

CMM Fixturer

Fixturer sparar alla tid vid lastning och lossning av delar på en CMM, precis som på en CNC-maskin.Du kan till och med få CMM:s som har automatiska palllastare för att maximera genomströmningen.

CMM Maskin Pris

Nya koordinatmätmaskiner börjar i intervallet $20 000 till $30 000 och går upp till över $1 miljon.

CMM-relaterade jobb i en maskinverkstad

CMM Manager

CMM programmerare

CMM-operatör