Kompletný sprievodca súradnicovými meracími strojmi a meraním

Čo je to súradnicový měřiaci stroj (CMM)?

Predstavte si CNC stroj schopný vykonávať extrémne presné merania vysoko automatizovaným spôsobom. To robia súmerické měřiace stroje (CMM)!

CMM je skratka pre „Súradnicový merací stroj“. Sú to pravdepodobne najlepšie 3D meracie zariadenia, čo sa týka kombinácie celkovej flexibility, presnosti a rýchlosti.

Aplikácie súradnicových meracích strojov

Súradnicové meracie stroje sú cenné vždy, keď je potrebné vykonať presné merania. A čím zložitejšie alebo početnejšie merania, tým výhodnejšie je použiť súradnicový merací stroj (CMM).

Súradnicové měřiace stroje (CMM) sa zvyčajne používajú na kontrolu a kontrolu kvality. To znamená, že sa používajú na overenie, či súčiastka spĺňa požiadavky a špecifikácie konštruktéra.

Môžu sa tiež použiť naspätné analyzovanieexistujúce diely presným meraním ich vlastností.

Kto vynašiel súradnicové měřiace stroje (CMM)?

Prvé súradnicové měřiace stroje (CMM) vyvinula škótska spoločnosť Ferranti v 50. rokoch 20. storočia. Boli potrebné na presné meranie súčiastok v leteckom a obrannom priemysle. Úplne prvé stroje mali iba 2 osi pohybu. 3-osové stroje zaviedla v 60. rokoch 20. storočia talianska spoločnosť DEA. Počítačové riadenie sa objavilo začiatkom 70. rokov 20. storočia v Sheffielde v USA.

Typy súradnicových měřicích strojov (CMM)

Existuje päť typov súradnicových meracích strojov:

• Mostový typ CMM: V tomto najbežnejšom prevedení sa hlava CMM pohybuje na mostíku. Jedna strana mostíka sa pohybuje po koľajnici na lôžku a druhá je podopretá vzduchovým vankúšom alebo iným spôsobom na lôžku bez vodiacej koľajnice.
• Konzlová súradnicová meracia jednotka: Konzola podopiera most iba na jednej strane.
• Portálový súradnicový meter: Portálový meter používa vodiacu koľajnicu na oboch stranách, podobne ako CNC fréza. Zvyčajne ide o najväčšie súradnicové meter, takže potrebujú dodatočnú oporu.
• Súradnicový merací stroj s horizontálnym ramenom: Predstavte si konzolový systém, ale celý most sa pohybuje hore a dole po jednom ramene, a nie po vlastnej osi. Ide o najmenej presné súradnicové meracie stroje, ale dokážu merať veľké a tenké kovové súčiastky, ako sú napríklad karosérie automobilov.
• Prenosný súradnicový merací stroj s ramenom: Tieto stroje používajú kĺbové ramená a zvyčajne sa polohujú manuálne. Namiesto priameho merania XYZ vypočítavajú súradnice z rotačnej polohy každého kĺbu a známej vzdialenosti medzi kĺbmi.

Každý z nich má výhody a nevýhody v závislosti od typov meraní, ktoré sa majú vykonať. Tieto typy sa vzťahujú na štruktúru stroja, ktorá sa používa na jeho umiestnenie.sondavzhľadom na meranú časť.

Tu je praktická tabuľka, ktorá vám pomôže pochopiť výhody a nevýhody:

Sondy sú zvyčajne umiestnené v 3 rozmeroch – X, Y a Z. Sofistikovanejšie stroje však umožňujú aj zmenu uhla sondy, čo umožňuje meranie na miestach, kam by sonda inak nedosiahla. Na zlepšenie prístupnosti k rôznym prvkom možno použiť aj otočné stoly.

Súradnicové měřiace stroje (CMM) sú často vyrobené zo žuly a hliníka a používajú vzduchové ložiská.

Sonda je senzor, ktorý určuje, kde sa nachádza povrch súčiastky pri meraní.

Typy sond zahŕňajú:

• Mechanické
• Optické
• Laser
• Biele svetlo

Súradnicové meracie stroje sa používajú zhruba tromi všeobecnými spôsobmi:

• Oddelenia kontroly kvality: Tu sú zvyčajne umiestnené v čistých miestnostiach s kontrolovanou teplotou, aby sa maximalizovala ich presnosť.
• Dielňa: Súradnicové měřiace stroje (CMM) sú tu na konci zoznamu CNC strojov, aby sa uľahčilo vykonávanie kontrol ako súčasť výrobnej bunky s minimálnym pohybom medzi súradnicovým měřiacim strojom a strojom, kde sa obrábajú diely. To umožňuje vykonávať merania skôr a potenciálne častejšie, čo vedie k úsporám, pretože chyby sa identifikujú skôr.
• Prenosné: Prenosné súradnicové měřiace stroje sa ľahko premiestňujú. Môžu sa používať v dielni alebo dokonca prevážať na miesto vzdialené od výrobného závodu na meranie dielov v teréne.

Aká presnosť sú súradnicové měřiace stroje (presnosť súradnicového merného prístroja)?

Presnosť súradnicových meracích strojov sa líši. Vo všeobecnosti sa zameriavajú na presnosť v mikrometroch alebo lepšiu. Nie je to však také jednoduché. Chyba môže byť funkciou veľkosti, takže chyba merania súradnicového měřidla môže byť špecifikovaná ako krátky vzorec, ktorý zahŕňa dĺžku merania ako premennú.

Napríklad, súradnicový merací stroj Hexagon Global Classic je uvedený ako cenovo dostupný univerzálny súradnicový merací stroj a jeho presnosť je špecifikovaná ako:

1,0 + l/300 μm

Tieto rozmery sú v mikrónoch a L je uvedené v mm. Povedzme teda, že sa snažíme zmerať dĺžku 10 mm prvku. Vzorec by bol 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 alebo 1,03 mikrónu.

Mikrón je tisícina mm, čo je približne 0,00003937 palca. Chyba pri meraní našej dĺžky 10 mm je teda 0,00103 mm alebo 0,00004055 palca. To je menej ako pol desatiny – dosť malá chyba!

Na druhej strane, človek by mal mať presnosť 10-násobku toho, čo sa snažíme merať. To znamená, že ak by sme tomuto meraniu mohli dôverovať len s presnosťou na 10-násobok tejto hodnoty, čiže 0,00005 palca, stále je to dosť malá chyba.

Pri meraniach pomocou súradnicového meracieho prístroja (CMM) v dielni sa situácia ešte viac komplikuje. Ak je CMM umiestnený v kontrolovanom teplotnom laboratóriu, veľmi to pomáha. Ale v dielni sa teploty môžu značne líšiť. Existujú rôzne spôsoby, ako môže CMM kompenzovať teplotné zmeny, ale žiadny nie je dokonalý.

Výrobcovia súradnicových meracích strojov (CMM) často špecifikujú presnosť pre teplotné pásmo a podľa normy ISO 10360-2 pre presnosť CMM je typické pásmo 18 – 22 °C. To je skvelé, pokiaľ vaša dielňa v lete nemá teplotu 29 °C. Potom nemáte dobrú špecifikáciu pre chybu.

Niektorí výrobcovia vám poskytnú sadu schodíkov alebo teplotných pásiem s rôznymi špecifikáciami presnosti. Čo sa však stane, ak sa nachádzate vo viac ako jednom rozsahu pre tú istú sériu dielov v rôznych denných dobách alebo rôznych dňoch v týždni?

Začína sa s vytváraním rozpočtu neistoty, ktorý počíta s najhoršími prípadmi. Ak tieto najhoršie prípady vedú k neprijateľným toleranciám pre vaše diely, sú potrebné ďalšie zmeny procesu:

• Používanie CMM môžete obmedziť na určité denné časy, keď teploty klesajú do priaznivejších rozsahov.
• Môžete sa rozhodnúť obrábať diely alebo prvky s nižšou toleranciou iba v určitých denných hodinách.
• Lepšie súradnicové měřiace stroje (CMM) môžu mať lepšie špecifikácie pre vaše teplotné rozsahy. Môžu sa oplatiť, aj keď môžu byť oveľa drahšie.

Tieto opatrenia samozrejme narušia vašu schopnosť presne si naplánovať úlohy. Zrazu si pomyslíte, že lepšia kontrola klímy v dielni by mohla byť investíciou, ktorá by sa vám oplatila.

Vidíte, ako sa celá táto vec s meraním stáva poriadne komplikovanou.

Ďalšou zložkou, ktorá ide ruka v ruke, je spôsob, akým sa špecifikujú tolerancie, ktoré sa majú kontrolovať pomocou súradnicového měřidla (CMM). Zlatým štandardom je geometrické kótovanie a tolerancie (GD&T). Pozrite si náš úvodný kurz o GD&T a dozviete sa viac.

Softvér na súradnicové meracie stroje (CMM)

Súradnicové měřiace stroje (CMM) používajú rôzne druhy softvéru. Tento štandard sa nazýva DMIS, čo je skratka pre Dimensional Measurement Interface Standard (Štandard rozhrania pre rozmerové meranie). Hoci to nie je hlavné softvérové ​​rozhranie pre každého výrobcu súradnicových měřicích strojov (CMM), väčšina z nich ho aspoň podporuje.

Výrobcovia si vytvorili vlastné jedinečné varianty, aby pridali úlohy merania, ktoré DMIS nepodporuje.

DMIS

Ako už bolo spomenuté, DMIS je štandard, ale podobne ako G-kód CNC existuje mnoho dialektov vrátane:

• PC-DMIS: Verzia pre Hexagon
• OpenDMIS
• TouchDMIS: Perceptron

MCOSMOS

MCOSTMOS je softvér pre súradnicové meracie stroje od spoločnosti Nikon.

Kalypso

Calypso je softvér na súradnicové meracie stroje (CMM) od spoločnosti Zeiss.

Softvér na súradnicové meracie prístroje (CMM) a CAD/CAM

Aký je vzťah medzi softvérom a programovaním CMM a softvérom CAD/CAM?

Existuje mnoho rôznych formátov súborov CAD, preto si overte, s ktorými je váš softvér CMM kompatibilný. Dokonalá integrácia sa nazýva Model Based Definition (MBD). S MBD je možné samotný model použiť na extrakciu rozmerov pre CMM.

MDB je dosť pokročilý, takže sa vo väčšine prípadov ešte nepoužíva.

Sondy, upínacie prípravky a príslušenstvo pre súradnicové měřiace stroje (CMM)

Sondy pre súradnicové meracie stroje (CMM)

K dispozícii je množstvo typov a tvarov sond, ktoré uľahčujú mnoho rôznych aplikácií.

Upínacie prípravky pre súradnicové měřiace stroje

Upínacie prípravky šetria čas pri nakladaní a vykladaní dielov na súradnicovom meracom stroji (CMM), rovnako ako na CNC stroji. Súradnicové meracie stroje môžete mať dokonca aj automatické nakladače paliet, ktoré maximalizujú priepustnosť.

Cena CMM stroja

Ceny nových súradnicových meracích strojov začínajú v cenovom rozpätí od 20 000 do 30 000 dolárov a dosahujú viac ako 1 milión dolárov.

Práce súvisiace s CMM v strojárskej dielni

Manažér súradnicového meracieho stroja (SMM)

Programátor súradnicových meracích strojov (CMM)

Operátor súradnicového meracieho stroja (SMS)