Hírek - Teljes körű koordináta-mérőgép és mérési útmutató

Mi az a koordináta-mérőgép?

Képzeljen el egy CNC-stílusú gépet, amely rendkívül precíz méréseket képes elvégezni nagymértékben automatizált módon. Ezt teszik a koordináta-mérőgépek!

A CMM a „Coordinate Measuring Machine” (koordináta mérőgép) rövidítése. Talán ezek a legjobb 3D-s mérőeszközök a rugalmasság, a pontosság és a sebesség kombinációját tekintve.

Koordináta mérőgépek alkalmazásai

A koordináta mérőgépek értékesek minden olyan esetben, amikor pontos méréseket kell végezni. Minél összetettebbek vagy nagyobb számú mérésről van szó, annál előnyösebb a koordináta mérőgép használata.

A koordináta-mérőgépeket (CMM) jellemzően vizsgálatra és minőségellenőrzésre használják. Vagyis annak ellenőrzésére, hogy az alkatrész megfelel-e a tervező követelményeinek és specifikációinak.

Arra is használhatók, hogyvisszafejtenimeglévő alkatrészek jellemzőinek pontos mérésével.

Ki találta fel a koordináta-mérőgépeket?

Az első koordináta-mérőgépeket (CMM) a skót Ferranti Company fejlesztette ki az 1950-es években. A repülőgépiparban és a védelmi iparban alkatrészek precíziós méréséhez volt szükség rájuk. Az első gépeknek csak két mozgástengelyük volt. A háromtengelyes gépeket az 1960-as években az olasz DEA vezette be. A számítógépes vezérlés az 1970-es évek elején jelent meg, és az egyesült államokbeli Sheffieldben vezették be.

CMM gépek típusai

Ötféle koordináta-mérőgép létezik:

Híd típusú koordináta-mérőgép: Ennél a leggyakoribb kialakításnál a koordináta-mérőgép feje egy hídon fut. A híd egyik oldala az ágyon lévő sínen, a másik oldala pedig légpárnán vagy más módon van rögzítve az ágyon, vezetősín nélkül.
Konzolos CMM: A konzol csak az egyik oldalon támasztja meg a hidat.
Portálgép CMM: A portálgép mindkét oldalon vezetősínt használ, mint egy CNC marógép. Ezek jellemzően a legnagyobb CMM-ek, ezért extra alátámasztásra van szükségük.
Vízszintes karú koordináta-mérőgép: Képzeljen el egy konzolos mérőeszközt, amelyben az egész híd egyetlen karon mozog fel és le, ahelyett, hogy a saját tengelyén lenne. Ezek a legkevésbé pontos koordináta-mérőgépek, de képesek nagy, vékony alkatrészek, például autókarosszériák mérésére.
Hordozható karos koordináta-mérőgép: Ezek a gépek csuklós karokat használnak, és jellemzően manuálisan pozicionálhatók. Az XYZ koordináták közvetlen mérése helyett az egyes illesztések forgási helyzetéből és az illesztések közötti ismert hosszból számítják ki a koordinátákat.

Mindegyiknek megvannak az előnyei és a hátrányai az elvégzendő mérések típusától függően. Ezek a típusok a gép szerkezetére utalnak, amelyet a pozicionálására használnak.szondaa mért alkatrészhez képest.

Íme egy hasznos táblázat, amely segít megérteni az előnyöket és hátrányokat:

Koordináta mérőgép típusa	Pontosság	Rugalmasság	Legjobb mérésre
Híd	Magas	Közepes	Közepes méretű, nagy pontosságot igénylő alkatrészek
Konzol	Legmagasabb	Alacsony	Kisebb alkatrészek, amelyek nagyon nagy pontosságot igényelnek
Vízszintes kar	Alacsony	Magas	Nagyméretű alkatrészek, amelyek alacsony pontosságot igényelnek
Portál	Magas	Közepes	Nagyméretű, nagy pontosságot igénylő alkatrészek
Hordozható karos	Legalacsonyabb	Legmagasabb	Amikor a hordozhatóság abszolút a legfontosabb kritérium.

A mérőfejek általában három dimenzióban – X, Y és Z – helyezkednek el. A kifinomultabb gépek azonban lehetővé teszik a mérőfejek szögének megváltoztatását is, így olyan helyeken is lehet mérni, ahová a mérőfej egyébként nem érne el. Forgóasztalok is használhatók a különböző jellemzők megközelíthetőségének javítására.

A koordináta-mérőgépek (CMM) gyakran gránitból és alumíniumból készülnek, és légcsapágyakat használnak.

A mérőfej az az érzékelő, amely meghatározza, hogy a mérés során hol van a munkadarab felülete.

A szonda típusok a következők:

Mechanikai
Optikai
Lézer
Fehér fény

A koordináta-mérőgépeket nagyjából három általános módon használják:

Minőség-ellenőrzési osztályok: Itt jellemzően klímavezérelt tisztaszobákban tartják őket a pontosság maximalizálása érdekében.
Műhely: Itt a koordináta-mérő gépek (CMM) a CNC gépek közé tartoznak, hogy megkönnyítsék az ellenőrzések elvégzését a gyártócella részeként, minimális mozgásteret biztosítva a koordináta-mérő gép és a megmunkáló gép között. Ez lehetővé teszi a mérések korábbi és potenciálisan gyakoribb elvégzését, ami megtakarításokhoz vezet, mivel a hibákat hamarabb azonosítják.
Hordozható: A hordozható koordináta-mérőgépek könnyen mozgathatók. Használhatók a gyártócsarnokban, vagy akár a gyártóüzemtől távolabbi telephelyre is vihetők, hogy a terepen mérjék az alkatrészeket.

Mennyire pontosak a koordináta-mérő gépek (CMM pontosság)?

A koordináta-mérőgépek pontossága változó. Általában mikrométeres vagy annál jobb pontosságra törekszenek. De ez nem ilyen egyszerű. Egyrészt a hiba a méret függvénye lehet, így a koordináta-mérőgép mérési hibája egy rövid képlettel adható meg, amely változóként tartalmazza a mérés hosszát.

Például a Hexagon Global Classic koordinátamérő gépét megfizethető, univerzális koordinátamérő gépként tartják számon, pontosságát pedig a következőképpen határozzák meg:

1,0 + l/300 μm

Ezek a mértékegységek mikronban vannak megadva, az L pedig mm-ben. Tegyük fel, hogy egy 10 mm-es elem hosszát próbáljuk megmérni. A képlet a következő lenne: 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 vagy 1,03 mikron.

Egy mikron a milliméter ezredrésze, ami körülbelül 0,00003937 hüvelyknek felel meg. Tehát a 10 mm-es hossz mérésekor a hiba 0,00103 mm vagy 0,00004055 hüvelyk. Ez kevesebb, mint a fél tized – elég kis hiba!

Másrészt a pontosságnak tízszeresének kell lennie ahhoz képest, amit mérni próbálunk. Ez azt jelenti, hogy ha ezt a mérést csak a mért érték tízszereséig, azaz 0,00005 hüvelykig bíznánk meg ebben a mérésben, az még mindig elég kis hiba.

A dolgok még bonyolultabbá válnak az üzemi CMM-mel végzett méréseknél. Ha a CMM egy hőmérséklet-szabályozott ellenőrző laboratóriumban van elhelyezve, az sokat segít. De az üzemben a hőmérséklet meglehetősen nagy mértékben változhat. A CMM többféleképpen is kompenzálhatja a hőmérséklet-ingadozást, de egyik sem tökéletes.

A koordináta-mérőgépek gyártói gyakran határozzák meg a pontosságot egy hőmérsékleti sávhoz, és a koordináta-mérőgépek pontosságára vonatkozó ISO 10360-2 szabvány szerint egy tipikus sáv 18-22 °C (64-72 °F). Ez nagyszerű, kivéve, ha a gyártócsarnok hőmérséklete nyáron 86 °F. Akkor nincs jó specifikációja a hibára.

Néhány gyártó lépcsőfokokat vagy hőmérsékleti sávokat ad meg eltérő pontossági specifikációkkal. De mi történik, ha ugyanazon alkatrészsorozat esetében a nap különböző időpontjaiban vagy a hét különböző napjain egynél több tartományba esik az érték?

El kell kezdeni egy olyan bizonytalansági költségvetést létrehozni, amely figyelembe veszi a legrosszabb eseteket. Ha ezek a legrosszabb esetek elfogadhatatlan tűréshatárokat eredményeznek az alkatrészeknél, további folyamatmódosításokra van szükség:

A CMM használatát korlátozhatja a nap bizonyos időszakaira, amikor a hőmérséklet kedvezőbb tartományba esik.
Dönthet úgy, hogy csak a nap bizonyos időpontjaiban munkálja meg az alacsonyabb tűrésű alkatrészeket vagy jellemzőket.
A jobb koordináta-mérőgépeknek jobb specifikációik lehetnek az Ön hőmérsékleti tartományaihoz. Megérhetik az árát, még akkor is, ha sokkal drágábbak lehetnek.

Természetesen ezek az intézkedések káoszt fognak okozni a munkák pontos ütemezésének képességében. Hirtelen arra gondol, hogy a gyártócsarnok jobb klímaszabályozása megéri a befektetést.

Láthatod, hogy ez az egész mérési dolog mennyire bonyolulttá válik.

A másik ehhez kapcsolódó összetevő a koordináta-mérőgépek (CMM) által ellenőrizendő tűrések meghatározásának módja. Az aranystandard a geometriai méretezés és tűrések meghatározása (GD&T). További információkért tekintse meg a GD&T-ről szóló bevezető kurzusunkat.

CMM szoftver

A koordináta-mérőgépek (CMM) különféle szoftvereket futtatnak. A szabvány neve DMIS, ami a Dimensional Measurement Interface Standard (Dimensional Measurement Interface Standard) rövidítése. Bár nem ez minden koordináta-mérőgép-gyártó fő szoftverfelülete, a legtöbbjük legalább támogatja.

A gyártók saját, egyedi ízeket alkottak, hogy olyan mérési feladatokat is hozzáadhassanak, amelyeket a DMIS nem támogat.

DMIS

Ahogy említettük, a DMIS a szabvány, de a CNC G-kódjához hasonlóan számos dialektus létezik, beleértve:

PC-DMIS: Hexagon verziója
OpenDMIS
TouchDMIS: Perceptron

MCOSMOS

Az MCOSTMOS a Nikon CMM szoftvere.

Calypso

A Calypso a Zeiss CMM szoftvere.

CMM és CAD/CAM szoftver

Hogyan viszonyul a CMM szoftver és programozás a CAD/CAM szoftverekhez?

Sokféle CAD fájlformátum létezik, ezért ellenőrizze, hogy a koordináta-mérőgép szoftvere melyikkel kompatibilis. A végső integrációt modellalapú definíciónak (MBD) nevezik. Az MBD segítségével maga a modell használható a koordináta-mérőgép méretei kinyerésére.

Az MDB meglehetősen élvonalbeli, így a legtöbb esetben még nem használják.

Koordináta mérőfejek, szerelvények és tartozékok

Koordináta mérőfejek

Különböző típusú és alakú szonda áll rendelkezésre a sokféle alkalmazás megkönnyítésére.

CMM szerelvények

A rögzítőelemek időt takarítanak meg az alkatrészek CMM-en történő be- és kirakodása során, akárcsak egy CNC gépen. Sőt, olyan CMM-eket is vásárolhat, amelyek automatikus palettaadagolóval rendelkeznek a teljesítmény maximalizálása érdekében.